石英晶体等效串联电阻,振荡模式原理与公式
　　在所有与石英晶体相关的资料记载中,等效串联电阻和振荡模式可能是被提及较多的,但尽管如此,即使是在业界了解的人也并不算多,而且一直缺乏详细,明确的专业资料.康华尔电子整理了相关资料,给大家完整的答案,仔细的说明了其中的工作原理以及公式计算.
振荡方式:
　　石英晶体被设计为在其基频或其泛音之一上振动.通常,使用标准的晶体设计和工艺可获得高达30Mhz的基频.对于高于30Mhz的频率,建议使用泛音模式.在这些频率下,基本模式晶体变得更加昂贵,因为石英毛坯非常薄,并且在生产过程中容易破损.使用泛音晶体而不是基本晶体的能力可节省大量成本.随着频率范围的扩展,晶体的振荡模式会变为其他泛音.正常的泛音模式为第3,第5,第7和第9,可以称为基本频率的”倍数”.例如,一个60Mhz的3次泛音晶体在其基本原理上看起来像20MHz晶体.可以使20Mhz晶体以基本频率的3、5、7等倍数振荡.
　　通过优化源自20Mhz晶体的泛音振荡器电路中的某些电参数,可以达到60Mhz的频率.在60-110MHz范围内的晶体通常是第5个泛音,而在110-175MHz范围内的SMD晶振通常是第7个泛音.切勿尝试使用以泛音频率运行的基本模式晶体单元.通过优化源自20Mhz晶体的泛音振荡器电路中的某些电参数,可以达到60Mhz的频率.
　　在60-110MHz范围内的晶体通常是第5个泛音,而在110-175MHz范围内的晶体通常是第7个泛音.切勿尝试使用以泛音频率运行的基本模式晶体单元.通过优化源自20Mhz晶体的泛音振荡器电路中的某些电参数,可以达到60Mhz的频率.在60-110MHz范围内的晶体通常是第5个泛音,而在110-175MHz范围内的晶体通常是第7个泛音.切勿尝试使用以泛音频率运行的基本模式晶体单元.
等效串联电阻(ESR):
　　等效串联电阻是石英晶体谐振器等效电路的电阻元件(R1).(请参见下面的等效电路)该电阻表示晶体在自然谐振频率(串联谐振)时的等效阻抗.ESR由晶体阻抗(CI)仪测量.ESR值通常表示为以欧姆表示的最大值.ESR值随频率,操作模式,支架类型,晶体板尺寸,电极尺寸和安装结构而变化.
　　值得注意的是,对于AT条形晶体设计,给定频率下的ESR值通常高于标准(圆形毛坯)设计的ESR值.这在较低频率下变得更加明显.当从串联谐振通孔HC-49/U型石英晶振过渡到利用AT条纹晶体的较小表面安装型晶体时,可以考虑不同切割产生的ESR值的差异.当电阻值达到某一点(振荡器电路无法充分驱动晶体)时,ESR变得至关重要.可能会导致启动缓慢或不必要的操作模式.

有用的方程式:

等效电路:
　　等效电路(如图A所示)描绘了以自然谐振频率工作的石英晶体单元的电活动.分流电容(Co)表示晶体电极的电容加上支架和引线的电容.R1,C1和L1组成了晶体的”运动臂”,被称为运动参数.运动电感(L1)代表晶体单元的振动质量.运动电容(C1)代表石英的弹性,而电阻(R1)代表石英内部发生的体积损失.
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