石英晶体为何能够稳定频率?

题目

石英晶体为何能够稳定频率?

答案

石英晶体可等效为RLC谐振电路.
1、当晶体不振动时,可看做一个平板电容器C0,称为静电电容.C0的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关,约几个皮法到几十皮法.
2、当晶体振荡时,机械振动的惯性可用电感L来等效,等效L的值为几十毫亨至几百亨.
3、而晶片的弹性可用电容C来等效,C的值很小,只有0.0002~0.1pF.
4、晶片振动时因摩擦而造成的损失用损耗电阻R来等效,它的数值约为100Ω.
由于晶片的等效电感很大,而C很小,R也很小,因而品质因数Q很大,可达10^4~10^8.加上晶片谐振频率基本上只与晶片自身的切割方式、几何形状及其尺寸有关,且可做得很精确,因此由石英谐振器组成滤波器可具有非常尖锐的选频特性,由其构成的振荡电路可具有很高的频率稳定度.