1、石英晶体谐振器, 简称石英晶体, 具有非常稳定的固有频率。 对于振荡频率的稳定性要求高的电路, 应选用石英晶体作选频网络。 一、石英晶体的特点 将二氧化硅（SiO2）结晶体按一定的方向切割成很薄的晶片, 再将晶片两个对应的表面抛光和涂敷银层, 并作为两个极引出管脚, 加以封装, 就构成石英晶体谐振器。 其结构示意图和符号如右图所示。1.压电效应和压电振荡 在石英晶体两个管脚加交变电场时, 它将会产有利于一定频率的机械变形, 而这种机械振动又会产生交变电场, 上述物理现象称为压电效应。 一般情况下, 无论是机械振动的振幅, 还是交变电场的振幅都非常小。 但是, 当交变电场的频率为某一特定值时,
2、振幅骤然增大, 产生共振, 称之为压电振荡。 这一特定频率就是石英晶体的固有频率, 也称谐振频率。 2.石英晶体的等效电路和振荡频率 石英晶体的等效电路如下图（a）所示。 当石英晶体不振动时, 可等效为一个平板电容 C0, 称为静态电容；其值决定于晶片的几何尺寸和电极面积, 一般约为几到几十皮法。 当晶片产生振动时, 机械振动的惯性等效为电感 L, 其值为几毫亨。 晶片的弹性等效为电容 C, 其值仅为 0.01 到 0.1pF, 因此, Cfs 时, L、C、R 支路呈感性, 将与 C0 产生并联谐振, 石英晶体又呈纯阻性, 谐振频率 由于 CfP 时, 电抗主要决定于 C0, 石英晶体又呈容
3、性。 因此, 石英晶体电抗的频率特性如上图所示, 只有在 fsf 关系时，此一谐振电路呈现电感性(L)，相当裁于线圈。 图(c) 所示的为振荡电路的特性，将 T 的 L 先调整至最小，使谐振电路呈电感性。然后，再调整铁芯，使 L 增大，在谐振电路成为电容性时，会马上使振荡停止。接着，将调整点调至振荡停止点的稍微前方处即可。 图 27 所示的为皮尔斯 C-B 振荡电路，其原型为如图(b)所示的考毕兹振荡电路。 谐振频率 fo 与振荡频率 f 成为 fo 关系时，谐振电路便呈电容性(C 性) 工作原理。 图(c) 所示的为振荡电路的特性，当谐振电路成为电感性时，振荡会马上停止。调整点为可以稳定振荡
4、的 P 点。 无须调整的晶体振荡电路 在一般的皮尔斯电路中，需要调整谐振电路，此一电路并没有使用谐振电路，不必调整，也会产生振荡。 图 28 所示的为无调整晶体振荡电路。其原型为考毕兹振荡电路。 缺点是因为没有使用谐振电路，使得输出波形如照片 4 所示，成为含有很多高谐波成分的失真波形。 (虽然不必调整，但是，波形的高谐波成分多。可以用于数字电路的 CLOCK 时钟信号源。) 照片 4 无调整晶体振荡电路的振荡输出波形 此一电路虽然为无调整，但是，仍然使用修整用电容(Tri-mmer)与晶体串联，使振荡频率可以微调整。 图 29 所示的为利用高谐波成分，取出基本波的 3 次高谐波，称之为 3 倍的 overtone振荡电路。输出级的变压器为做为取出第 3 次高谐波用的滤波器。照片 5 所示的为其 3 次高谐波的波形。 (此为利用无调整电路的高谐波成分，在输出的谐振电路取出 3 倍频的 30MHz 信号。) 照片 5 3 倍频的振荡波形 (在无调整振荡电路的输出虽然包含很多高谐波成分。但是，利用频率选择电路可以得到良好的波形输出。)
