晶振频率受影响因素和稳频条件

石英晶体振荡器的频率范围很宽，频率稳定度在10-4～10-12范围内，经校准一年内可保持10-9的准确度，高质量的石英晶体振荡器，在经常校准时，频率准确可达10-11。石英晶体振荡器频率不是固定不变的，很多因素可以影响它的，比如温度就可以改变它，所以才会有“温度补偿晶振”的出世。

以下是频率受外界环境的影响效果有关参数。频率准确度：在标称电源电压、标称负载阻抗、基准温度（25℃）以及其他条件保持不变，晶体振荡器的频率相对与其规定标称值的最大允许偏差，即（fmax-fmin）/f0；频率温度稳定度：在标称电源和负载下，工作在规定温度范围内的不带隐含基准温度或带隐含基准温度的最大允许频偏；频率老化：在规定的环境条件下，由于元件（主要是石英谐振器）老化而引起的输出频率随时间的系统漂移过程。通常用某一时间间隔内的频差来量度。对于高稳定晶振，由于输出频率在较长的工作时间内呈近似线性的单方向漂移，往往用老化率（单位时间内的相对频率变化）来量度。

另外石英晶体振荡器中的微调电容就是用来调整它的频率的。频率调节范围，通过调节晶振的某可变元件改变输出频率的范围。调频（控压）特性包括调频频偏、调频灵敏度、调频线性度。调频频偏是压控晶体振荡器控制电压由标称的最大值变化到最小值时输出频率差。调频灵敏度是压控晶体振荡器变化单位外加控制电压所引起的输出频率的变化量。调频线性度是一种与理想直线（最小二乘法）相比较的调制系统传输特性的量度。

石英晶振的频率稳定度与以下三方面有关：负载电容、激励电平和频率温度特性。负载电容方面。石英谐振器一般作为电感组件在振荡电路中起稳频作用，而电路的其它组件均可等效为一个负载电容与石英谐振器的等效参数及频率稳定度带来影响。从石英晶振元件两脚向振荡电路方向看进去的所有有效电容，就是该振荡电路加给石英晶振的负载电容。负载电容同石英晶振共同决定电路的工作频率。通过调整负载电容，就可以将振荡电路的工作频率调整到标称值。负载电容选用要合理，电容太大时，杂散电容影响减小，但微调率下降； 容值太小时，微调率增加，但杂散电容影响增加、负载谐振电阻增加， 甚至起振困难。

激励电平一般取70 -100uA 为佳，用激励功率表示时，一般取1 -100uW 为佳。激励电平的大小直接影响石英谐振器的性能，所以电路设计者一定要严格控制石英谐振器在规定的激励电平下工作，以便充分发挥石英谐振器的特点。一般来讲，激励电平偏小对于长稳有利，激励电平稍大对于短稳有利。但是激励电平太大，石英片振动强，振动区域温度升高，石英片内产生温度梯度，会使频率稳定度降低；激励电平过大，由于机械形变超过弹性限度而引起永久性的晶格位移，使频率产生永久性的变化，甚至有时会把石英片振坏；激励电平过大，会使等效电阻增加，Q 值下降，电阻温度特性和频率温度特性变得不规则；激励电平过大，容易激起寄生振动，同时还会使老化变大。当然，激励电平过低也会使信噪比变小而影响短期稳定度，激励电平太低，谐振器不易起振，影响工作的稳定和可靠性。所以谐振器使用应根据不同的要求严格控制激励电平，更不能为了增大输出而随意提高激励电平。还有一个就是频率温度特性，其取决于晶振所处的环境温度点、环境的温变速度、设备机箱的温度传递速度以及晶体的迟滞特性。