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小型石英晶体，从最初超大体积到现在的7050mm，6035mm，5032mm，3225mm，2520mm，2016mm，1612mm小体积尺寸石英晶振，有着翻天覆地的改变，体积的变小也使产品带来了更高的稳定性能。与其他电子产品一样，人们已经从有引线封装转向表面贴装和更小的封装。虽然这种变化对其他无源元件的影响很小，但随着所选晶体尺寸的减小，晶体确实需要一些设计调整。描述了晶体尺寸减小的影响，并讨论了减轻这些影响的建议。
Golledge缩小石英晶体谐振器GSX-113的影响
晶体收缩的影响
简化C0
石英的厚度由频率决定（26MHz AT切割基波厚度为64 m），因此不会改变。石英晶体的其他尺寸必须缩小以适应封装。这导致更小的电极。C0与电极面积成正比。下面给出了一个近似公式。这忽略了边缘效应和封装寄生电容的影响。
C0 = A * Ff * 0.026
C0单位为pF，A为电极面积单位mm2，Ff是基波谐振，单位为MHz
运动电容降低（C1)
对于给定的频率，运动电容与电极面积成正比。下面给出了一个近似表达式。
C1= 0.126 * a*（F/n3)
C1单位为fF，A为电极面积，单位为mm2，F是谐振频率，单位为MHz，n是泛音。
微调灵敏度（TS）
TS = C1/（2）0+ C1)2 )
C1是负载电容
C1通过改变成更小的晶体来减小。在并联谐振应用中0 << CL。因此，如果应用电路在更换为更小的晶体时没有调整，则TS会降低。
动态电阻（R1）
对于给定的晶体Q和串联谐振频率，动态电阻与晶体的有效面积成反比。贴片晶振有效面积与电极面积大致相同。因此较小的晶体具有较高的R1。实际上，小晶体的晶体Q值没有大晶体的高。降低的Q值也有助于提高R1。如果电路没有调整以适应更高的R1，这可能会导致振荡器出现启动问题。
驱动程序级别相关性（DLD）
DLD有许多来源和种类。使用非常小的晶体时，一个特别令人感兴趣的问题是谐振频率随驱动电平的变化而变化。这是由于石英刚度中的非线性成分。这种机制的更多细节可以在参考文献【1】中找到。下图就是一个例子。右侧的频率刻度显示了相对于设计并联谐振的串联谐振。左手阻力量表是R1。
这里我们看到频率偏移在大约20W时开始增加。这种效应是功率密度的函数，因此较小的晶体应以相应较低的功率驱动。还可以看到，低频晶体的动生电阻随着驱动功率而变化，这表明如果晶体过驱动，Q值会下降。由驱动电平变化引起的谐振频率偏移增加了AM到PM机制，降低了振荡器的相位噪声性能。Q值降低也会降低相位噪声性能。因此，为了实现最佳相位噪声和频率精度性能，避免晶振过驱非常重要。
Golledge缩小石英晶体谐振器GSX-113的影响
增加最低频率
给定尺寸的AT切水晶的最小可用频率由干扰所需模式的替代谐振模式（及其泛音）决定。谐振的替代模式可能表现为寄生谐振。它们也可以表现为“活动下降”。活动下降是R1在一个狭窄的温度范围内出现的上升。有关活动骤降的更多信息，请参见参考文献【2】。该来源还警告说，随着驱动电平的增加，耦合会增加到不需要的谐振中。
通过使用不同谐振模式的不同晶体切割类型，这些小型封装可提供更低的频率。这通常以较低的频率稳定性为代价。SL‐cut就是一个使用面剪切振动模式的例子。
Golledge缩小石英晶体谐振器GSX-113的影响
这是一个术语，用于描述与特定晶体切割的理想频率温度特性的偏差。如上所述，这些可能是由不想要的共振模式的耦合引起的。使用过高的驱动功率密度会引起扰动。
该图中的测量数据用蓝色标记。红线是试图用三阶多项式拟合数据。对于没有扰动的晶体，多项式和测量数据之间的匹配在所有点上都应优于0.5ppm。对于AT切晶体，三阶多项式通常就足够了。
包装不对称
从含铅罐转向现代陶瓷表贴封装意味着晶体电极和封装接地之间的杂散电容不对称。这可能导致振荡器频率的微小变化，具体取决于晶体的安装方式。应注意使用正确的封装方向，尤其是在制作原型时。请注意，除非另有说明，晶体的特征是罐（或表面安装类型的盖子）浮动。这也会导致意想不到的频率偏移。
抗振动性
小型表面贴装器件质量较低，有利于防止冲击和振动造成的损坏。传统的圆形晶体坯需要在大型封装中进行三点或四点安装，占用较大的PCB面积，以避免振动或冲击造成的损坏。进口晶振在现代表面贴装封装中，空白通常由两点载银环氧树脂固定，同时还与晶体进行电连接。汽车级表面贴装器件在封装内有一个称为四点贴装的毛坯。这包括在放置晶体坯件后，在前两点的顶部放置两个额外的载银环氧树脂点。其优势在于，安装刚度的提高不会增加PCB面积。虽然这被称为四点，石英仍然只有两个角连接。
Golledge缩小石英晶体谐振器GSX-113的影响
设计变更以适应更小的晶体降低负载电容
降低负载电容有利于保持振荡器的调谐范围。它还可以降低晶体的驱动电平和振荡器电路的功耗。幸运的是，晶体封装尺寸的减小导致PCB焊盘尺寸更小，从而降低PCB焊盘电容。
降低驱动级别
数据表中引用的驱动电平是用于特性测试的电平。它们可能不是该部分的最佳选择。应进行晶体表征（或向供应商索要数据）以找到最佳驱动水平。
如何确定驱动级别
驱动电平可以通过模拟石英晶体振荡器来确定，振荡器具有晶体模型中使用的R1的最大期望值。如果振荡器有源部分的行为的现实模型不可用，则应使用高带宽电流探针测量晶体中的电流。如果你没有电流探头，那么测量晶体两端的电压就可以得到足够的数据来导出晶体驱动电平。当以这种方式测量电压时，必须小心避免用探针加载电路。理想情况下，并联电容应暂时减小，以补偿探头电容。
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