1． 引言

　　石英晶體諧振器（以下簡稱為石英晶體）作為一種性能優(yōu)良的頻率基準和時鐘源在電子領域有著廣泛應用。石英晶體的中間測試在石英晶體的生產中是處于微調和封裝之間的工序，要求對石英晶體的基本電參數進行測量，以保證產品最終質量。在石英晶體的中間測試中，需要測量串聯諧振頻率、串聯諧振電阻、負載諧振頻率、負載諧振電阻、靜電容、動電容、頻率牽引靈敏度和DLD等參數。其中，靜電容C0主要由石英晶體兩端所鍍銀膜決定，表征了石英晶體的靜態(tài)特性，與石英晶體的串聯諧振頻率和負載諧振頻率等應用指標密切相關。根據靜電容和其它參數的關系，還可以計算出負載諧振電阻、動電容、頻率牽引靈敏度和DLD等參數的值，這在實際測量中是經常采用的方法。靜電容的測量是石英晶體中間測試的重要內容。目前，IEC（國際電工委員會）所推薦的石英晶體測量的標準方法是π網絡零相位法。在該方法中，未規(guī)定測量靜電容的標準方法。若采用諧振法、交流電橋法等常用方法來測量靜電容，會增加整個測量系統的復雜性，并且對諧振頻率的測量產生不利影響。本課題提出了一種基于π網絡零相位法的測量石英晶體靜電容的新方法，并據此設計制作了實驗測量系統。

　　2．測量原理與電路

　　2．1石英晶體的等效電參數模型

　　石英晶體的等效電參數模型如圖1所示：

　　其中，C0是石英晶體兩電極間的電容，稱為石英晶體的靜電容，C1稱為石英晶體的動電容，L1稱為石英晶體的動電感，R1表示石英晶體在振動時的損耗，稱為串聯諧振電阻。當激勵信號的頻率等于石英晶體的諧振頻率時，其等效電參數模型為純電阻。由于C1、L1的值非常小，當激勵信號的頻率遠離石英晶體的諧振頻率時，R1、C1、L1的影響可以忽略不計，此時，石英晶體等效成一個值為C0的電容。

　　2．2 π網絡法原理

　　IEC所推薦的π網絡如圖2所示：

　　網絡的阻抗與測試儀表的阻抗相匹配，并衰減來自測試儀器的反射信號。M為待測石英晶體。Va是輸入激勵信號，Vb是π網絡輸出信號，它們都是矢量電壓信號。當石英晶體處于諧振狀態(tài)時，其表現為純電阻特性，此時Va與Vb之間相位差為零，Va的頻率即為石英晶體的串聯諧振頻率。所以，通過改變Va的頻率并檢測Va與Vb之間相位差可以找到石英晶體的諧振頻率。對于π網絡中石英晶體的靜電容如何測量，IEC并未推薦標準方法。?π網絡由對稱的雙π型電阻回路組成，R1、R2和R3構成輸入衰減器，R4、R5和R6構成輸出衰減器。