石英晶體諧振器的化學(xué)成分是二氧化硅，它可以用作振蕩電路，但它利用了它的壓電效應(yīng)。當(dāng)交流電壓施加到應(yīng)時(shí)晶片上時(shí)，晶片將產(chǎn)生具有交流電壓頻率的周期性機(jī)械振動(dòng)。同時(shí)，機(jī)械振動(dòng)在晶片上產(chǎn)生電荷并形成交流電。一般來(lái)說(shuō)，這種機(jī)械振動(dòng)的振幅很小，振動(dòng)頻率很穩(wěn)定。但是當(dāng)外部信號(hào)源的頻率等于晶體的固有頻率時(shí)，晶體就會(huì)發(fā)生共振，晶體外電路的交流電也很大。這種現(xiàn)象被稱為石英晶體諧振器的壓電共振。石英晶體諧振器電路由于其良好的頻率穩(wěn)定性，被廣泛應(yīng)用于電子系統(tǒng)中提供參考時(shí)鐘。

　　石英晶體諧振器的參數(shù)很多，主要包括：振蕩頻率及其偏差、負(fù)載電容、驅(qū)動(dòng)功率、等效阻抗、Q值、工作溫度等。石英晶體諧振器電路重要的是保持工作在穩(wěn)定的頻率上。

　　要測(cè)試石英晶體諧振器的頻率首先簡(jiǎn)單了解以下三種儀器：示波器、頻率計(jì)、頻譜分析儀。示波器作為“工程師的眼睛”，可以在設(shè)定觸發(fā)條件后捕捉波形，然后對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，功能豐富，其中之一就是測(cè)量頻率值。顧名思義，頻率計(jì)是用來(lái)測(cè)試信號(hào)頻率的專(zhuān)業(yè)儀器。當(dāng)然，它也可以獲得信號(hào)的其他信息，如信號(hào)的電平值。頻譜分析儀通常用于射頻領(lǐng)域，觀察分析被測(cè)信號(hào)的頻域特性，我們經(jīng)常利用它配合近場(chǎng)探頭掃描電磁干擾的峰值功率，找到其對(duì)應(yīng)的頻點(diǎn)，初步確定輻射源的屬性。

　　頻率計(jì)作為專(zhuān)業(yè)測(cè)試石英晶體諧振器的設(shè)備，內(nèi)部時(shí)鐘精度不差。從常規(guī)儀器校準(zhǔn)的結(jié)果來(lái)看，精度高于1ppm，尤其是12位的分辨率非常高。頻譜分析儀的時(shí)鐘精度看似可以接受，1Hz的分辨率符合測(cè)試要求，但實(shí)際掃描到的功率峰值頻率是否穩(wěn)定仍需驗(yàn)證。但示波器的時(shí)鐘精度看似與前兩者相差不大，但需要考慮的是，量化誤差(前端信號(hào)采集系統(tǒng)8位ADC引起的信號(hào)幅度測(cè)量誤差)和采樣率不足引起的垂直電平測(cè)量不準(zhǔn)確會(huì)引起橫軸測(cè)量誤差，從而導(dǎo)致頻率值的測(cè)量誤差，其分辨率需要通過(guò)實(shí)際測(cè)量來(lái)驗(yàn)證。

　　(1)如果是測(cè)試石英晶體諧振器電路的頻率，頻譜分析儀更適合，其次用頻率計(jì)用電容較小的無(wú)源電壓探頭進(jìn)行測(cè)試，而示波器只能粗略觀察頻率，不適合測(cè)量。

　　(2)如果根據(jù)實(shí)際情況判斷接觸式探頭的寄生電容對(duì)電路的工作狀態(tài)影響不大，比如測(cè)量某個(gè)芯片輸出的時(shí)鐘頻率，那么應(yīng)該優(yōu)先選擇頻率計(jì)。首先是因?yàn)轭l率計(jì)不僅可以測(cè)量頻率值，還可以得到頻率波動(dòng)的峰峰值趨勢(shì)，還可以測(cè)量信號(hào)電平值，也就是說(shuō)一次測(cè)量得到的信息量比較大;但是頻譜分析儀只能掌握頻率值，我們通常不關(guān)心輻射功率值，除非是在EMI基線測(cè)試中。其次，由于頻譜分析儀用近場(chǎng)探頭捕獲輻射能量的能力有限，待測(cè)時(shí)鐘信號(hào)的能量可能會(huì)被附近其他更強(qiáng)的輻射源淹沒(méi)，導(dǎo)致無(wú)法獲得時(shí)鐘頻率對(duì)應(yīng)的峰值功率，從而無(wú)法測(cè)量時(shí)鐘頻率。

　　(3)需要注意的是，示波器的功能不是測(cè)量信號(hào)的幅度或頻率，它的優(yōu)勢(shì)是抓取波形，判斷時(shí)鐘電路是否正常工作。例如，當(dāng)測(cè)試石英晶體諧振器電路的波形不是正弦波而是接近方波時(shí)，可以判斷驅(qū)動(dòng)功率過(guò)大。如果進(jìn)一步計(jì)算后確定了功率值，則需要調(diào)整電路參數(shù)，以免損壞晶體。