石英晶體是壓電晶體的一種，沿著特定的方向擠壓或拉伸，它的兩端會(huì)產(chǎn)生正負(fù)電荷，這種效應(yīng)稱為正壓電效應(yīng)；相反，對(duì)晶體施加電場導(dǎo)致晶體形變的效應(yīng)，稱為逆壓電效應(yīng)。所以在石英晶片兩面施加交變電場，晶片就會(huì)產(chǎn)生形變，而形變又會(huì)產(chǎn)生電場，這是一個(gè)周期轉(zhuǎn)換的過程。對(duì)于特定的晶片，這個(gè)周期是固定的，我們利用這個(gè)周期來產(chǎn)生穩(wěn)定的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)。

　　石英晶體元器件，是利用石英晶體的壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)頻率控制、穩(wěn)定或選擇的關(guān)鍵電子元器件。包括石英晶體諧振器、石英晶體振蕩器和石英晶體濾波器。在石英晶片的兩面鍍上電極，經(jīng)過裝架、調(diào)頻、封裝等工序后制成石英晶體元件。石英晶體元件與集成電路等其它電子元件組合成石英晶體器件。本文主要介紹石英晶振：即所謂石英晶體諧振器（無源晶振）和石英晶體振蕩器（有源晶振）的統(tǒng)稱。一般的概念中把晶振就等同于諧振器理解了，振蕩器就是通常所指鐘振。石英晶振是一種用于穩(wěn)定頻率和選擇頻率的電子元件，已被廣泛地使用在無線電話、載波通訊、廣播電視、衛(wèi)星通訊、儀器儀表等各種電子設(shè)備中。

　　晶振的作用

　　由于石英晶體震蕩器具有非常好的頻率穩(wěn)定性和抗外界干擾的能力，所以，石英晶體震蕩器是用來產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率的。通過基準(zhǔn)頻率來控制電路中的頻率的準(zhǔn)確性。石英晶體震蕩器的應(yīng)用范圍是非常廣的，它質(zhì)量等級(jí)、頻率精度也是差別很大的。通訊系統(tǒng)用的信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)源，絕大部分也用的是石英晶體震蕩器。它是時(shí)鐘電路中最重要的部件，它的主要作用是向顯卡、網(wǎng)卡、主板等配件的各部分提供基準(zhǔn)頻率，它就像個(gè)標(biāo)尺，工作頻率不穩(wěn)定會(huì)造成相關(guān)設(shè)備工作頻率不穩(wěn)定，自然容易出現(xiàn)問題。晶振還有個(gè)作用是在電路產(chǎn)生震蕩電流，發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)。它用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對(duì)精度可達(dá)百萬分之五十。

　　諧振電阻（Rr）

　　指晶體元件在諧振頻率處的等效電阻，當(dāng)不考慮C0的作用，也近似等于所謂晶體的動(dòng)態(tài)電阻R1或稱等效串聯(lián)電阻（ESR）。這個(gè)參數(shù)控制著晶體元件的品質(zhì)因數(shù)，還決定所應(yīng)用電路中的晶體振蕩電平，因而影響晶體的穩(wěn)定性以致是否可以理想的起振。所以它是晶體元件的一個(gè)重要指標(biāo)參數(shù)。一般的，對(duì)于一給定頻率，選用的晶體盒越小，ESR的平均值可能就越高;絕大多數(shù)情況，在制造過程中并不能預(yù)計(jì)具體某個(gè)晶體元件的電阻值，而只能保證電阻將低于規(guī)范中所給的最大值。

　　什么是ESR

　　理論上，一個(gè)完美的電容，自身不會(huì)產(chǎn)生任何能量損失，但是實(shí)際上，因?yàn)橹圃祀娙莸牟牧嫌须娮?，電容的絕緣介質(zhì)有損耗，各種原因?qū)е码娙葑兊貌煌昝馈＿@個(gè)損耗在外部，表現(xiàn)為就像一個(gè)電阻跟電容串連在一起，所以就起了個(gè)名字叫做等效串連電阻。

　　ESR的出現(xiàn)導(dǎo)致電容的行為背離了原始的定義。

　　比如，我們認(rèn)為電容上面電壓不能突變，當(dāng)突然對(duì)電容施加一個(gè)電流，電容因?yàn)樽陨沓潆?，電壓?huì)從0開始上升。但是有了ESR，電阻自身會(huì)產(chǎn)生一個(gè)壓降，這就導(dǎo)致了電容器兩端的電壓會(huì)產(chǎn)生突變。無疑的，這會(huì)降低電容的濾波效果，所以很多高質(zhì)量的電源啦一類的，都使用低ESR的電容器。

　　同樣的，在振蕩電路等場合，ESR也會(huì)引起電路在功能上發(fā)生變化，引起電路失效甚至損壞等嚴(yán)重后果。

　　所以在多數(shù)場合，低ESR的電容，往往比高ESR的有更好的表現(xiàn)。

　　晶體諧振器的等效電路

　　上圖是一個(gè)在諧振頻率附近有與晶體諧振器具有相同阻抗特性的簡化電路。其中：C1為動(dòng)態(tài)電容也稱等效串聯(lián)電容；L1為動(dòng)態(tài)電感也稱等效串聯(lián)電感；R1為動(dòng)態(tài)電阻也稱等效串聯(lián)電阻；C0為靜態(tài)電容也稱等效并聯(lián)電容。

　　這個(gè)等效電路中有兩個(gè)最有用的零相位頻率，其中一個(gè)是諧振頻率（Fr），另一個(gè)是反諧振頻率（Fa）。當(dāng)晶體元件實(shí)際應(yīng)用于振蕩電路中時(shí)，它一般還會(huì)與一負(fù)載電容相聯(lián)接，共同作用使晶體工作于Fr和Fa之間的某個(gè)頻率，這個(gè)頻率由振蕩電路的相位和有效電抗確定，通過改變電路的電抗條件，就可以在有限的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)晶體頻率。