石英晶體

石英晶體是石英晶體振盪器核心裡那個精密的小元件：一片薄石英晶圓，兩面鍍上金屬電極，封在一個小金屬罐或表面黏著封裝裡，上面通常印著像 16.000 這樣的頻率。它本身什麼也不做，不是電源。它是一個披著電氣外衣的機械音叉，任務是在某一個頻率上振動，而且比任何線圈加電容都銳利得多。

它的魔法是壓電效應。在石英上加電壓，它會實際彎曲；讓它彎曲，它會產生電壓。於是電訊號與機械振動成了同一件事的兩種視角，石英便在它的天然機械諧振上劇烈振動，這頻率由晶圓如何切割、厚度多少決定。在電氣上，晶體看起來像一個等效電路：一個非常大的電感、一個極小的電容、一個小電阻串聯（再加上電極帶來的一個小並聯電容）。這組合給出驚人地高的品質因數 Q，常達一萬到十萬以上，意味著諧振銳利如刀、極為穩定。高 Q 正是讓所得振盪器頻率難以撼動的原因。

兩個實務真相很重要。第一，晶體有兩個相鄰的諧振：阻抗下凹到很低的串聯諧振，以及略高一點、阻抗上凸的並聯（反）諧振；電路會為其中之一而設計，而你在它周圍放的負載電容會微調確切頻率。第二，石英很了不起但不是魔法：它的頻率仍會隨溫度偏移幾 ppm（切割方式，例如常見的 AT 切，被選來在室溫附近把這偏移壓到最小），多年下來也會略微老化。要追求優於 ppm 的穩定度，設計者會加溫度補償，或把晶體放進一個小小的加熱恆溫槽。