在本系列的上篇文章中，我们介绍了晶体的一些重要技术规范，例如晶体牵引范围、驱动功率、晶体稳定性与温度变化的关系，以及老化等。在这个部分，我们将继续探讨其余的技术规范，例如启动时间、晶体泛音和寄生波模。
在本系列的上篇文章中，我们介绍了晶体的一些重要技术规范，例如晶体牵引范围、驱动功率、晶体稳定性与温度变化的关系，以及老化等。在这个部分，我们将继续探讨其余的技术规范，例如启动时间、晶体泛音和寄生波模。
启动时间：晶体振荡器启动时间是非常重要的参数，系统设计人员在使用之前必须查看数据表。在器件加电后并不会立即建立振荡，而是要等待几毫秒至几秒的时间。启动时间取决于各种参数，例如晶体频率、额定负载电容、倒相放大器的增益和负电阻等。造成启动时间长的一些主要原因有：
●具有很高的Q值和（或）高额定负载电容的晶体启动相对较慢。
●具有高ESR电阻的晶体比低ESR电阻的晶体启动慢，因为高ESR会导致低振荡容差（对负电阻的裕量）。
●较弱的环路增益也会导致较长的启动时间，因为与稳定的振荡相比，在启动过程中需要比较高的放大率或增益。
振荡器电路设计人员提供一种负载电容覆盖机制，用以改进启动时的负电阻。振荡一旦实现后负载电容就会被释放，以便让晶体以额定频率运行。注意，在这种配置下负载电容被集成到芯片内部，这样在启动过程中仅需简单开关即可切断负载电容。
图1给出了晶体在启动过程中的行为。从图中可以注意到，在加电后振荡并没有立即开始。振荡在一定时间后才开始建立，期间摆动次数逐渐增加，最终达到稳定。本实例中的总启动时间约为600μs。示波器的时间标尺进行了调整以便在一个屏幕上捕捉整个范围，因此看不到单个振荡周期。
图1：晶体启动
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晶体振荡器的原理与操作：第2部分——振荡器：如何生成精确时钟源
晶体振荡器的原理与操作：第3部分——晶体振荡器–技术规范解读(1)
《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 {pagination} 晶体泛音和寄生波模：晶体提供很多共振模式，可通过正确的晶体振荡器设计来实现。其中，主要响应也是最想得到的响应是“基波模式”，这种模式的能量最大，对振荡形成的贡献最大，并具有最低的ESR。除了基波模式外，晶体也能响应更高的共振频率——称为“泛音”。泛音总是奇数，即基波模式后面的数字，晶体可能具有3次泛音，5次泛音、7次泛音等。不要把泛音响应与基波频率的谐波相混淆。谐波总是低频率的整数倍数，但泛音并非是基波频率的准确倍数。但是，泛音响应的范围与同阶次的谐波响应很接近，即晶体的3次泛音响应一般在2.8至3.2倍基波响应的范围之内。在大部分应用中泛音模式是不需要的， 而且在不同电路中的激励程度或大或小。 当在未经调谐的数字电路中使用晶体时应特别注意，因为不需要的模式可能会因噪声、高驱动功率或低负电阻的原因而意外占据主导地位。为此，我们可以让晶体的3次泛音模式充分远离振荡器的电子3次谐波；或者尽量降低振荡器的放大器增益，但仍提供足够的负电阻以确保成功启动。 图2给出了泛音模式下晶体的电气等效模型。可以发现动生电容CX1（其中X代表泛音模式）随泛音模式的升高而减小。这里遵循一个近似规律，即X阶次泛音的电容等于基波电容除以泛音阶次的平方（方程式1）。此外，ESR随泛音的升高而增大。
图2：带泛音支路的晶体等效电路
图3：晶体泛音和寄生波响应
图4：3次泛音晶体振荡器
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