在晶振设计和应用中，频率稳定性不仅受到温度、老化和电压变化的影响，也与机械振动、加速度及负载电容变化密切相关。G灵敏度（G-Sensitivity）用于衡量晶振频率对加速度的敏感程度；TS灵敏度（Trim Sensitivity），也称牵引值，用于描述晶振频率对负载电容变化的响应能力。两项参数对航空航天、精密导航、通信设备、高可靠性工业控制及高精度时钟应用尤其重要。

什么是G灵敏度？

G灵敏度描述晶体振荡器在外部加速度作用下，输出频率发生变化的程度。常用单位为ppb/g。G灵敏度可表示为：

例如，某晶振的G灵敏度为1ppb/g，当受到10g加速度时，理论频率变化量约为10ppb。实际频率变化还与加速度方向、安装方式、封装结构、PCB应力和振动频谱有关。

G灵敏度为什么重要？

晶体内部受到加速度、振动或机械冲击时，晶片应力和形变量会发生变化，进而引起谐振频率短时偏移。对于高稳定度时钟、精密测量和导航系统，这类频率扰动可能转化为相位噪声、短期稳定度下降或时间同步误差。

- 高G灵敏度：晶振对机械加速度更敏感。在振动、冲击或加速度变化环境中，输出频率更容易波动。

- 低G灵敏度：晶振对机械加速度的频率响应较小，更适合振动或加速度环境较复杂的应用，例如航空航天、精密导航、惯性测量、通信设备和高可靠性工业设备。

需要注意的是，G灵敏度通常具有方向性。晶振在X、Y、Z三个方向上的灵敏度可能不同，因此高可靠性项目应确认产品规格书是否提供三轴G灵敏度数据及测试条件。

AT切与SC切晶体的G灵敏度

不同晶体切型会影响器件的温度特性、应力特性和加速度敏感度。相比常见的AT切晶体，SC切晶体具有更好的应力补偿特性，在高稳定度应用中通常可获得较低的加速度敏感度和更优的频率稳定表现。因此，SC切晶体常用于高精度OCXO、精密频率源及对机械环境敏感的应用。但切型不是唯一决定因素。封装结构、晶片尺寸、固定方式、安装方向和PCB机械应力，也会显著影响最终G灵敏度。更多内容可参考《晶振AT切的温度特性》和《晶振SC切的温度特性》。

G灵敏度如何评估？

晶振的机械可靠性与动态应力验证，通常包括跌落、振动、机械冲击和PCB弯曲等测试。此类试验可用于验证器件在运输、装配和实际运行环境中的外观、频率、起振及结构可靠性。

跌落、冲击等可靠性测试主要用于评估器件是否受损；G灵敏度测试则更关注在受控加速度或振动条件下的瞬时频率变化。两者相关，但测试目的和判定指标不同。更多内容可参考《石英晶振动力应力可靠性试验》。

什么是TS灵敏度或牵引值？

TS灵敏度（Trim Sensitivity）也称牵引值，是指晶体谐振器的频率随负载电容变化而变化的程度。常用单位为ppm/pF。可表示为：

例如，TS为10ppm/pF，表示负载电容变化1pF时，频率变化量约为10ppm。实际频率变化方向取决于晶振的频率—负载电容特性；在常见晶体振荡器电路中，负载电容增大通常会使工作频率降低。TS并非有源晶振的通用输出参数，而主要用于评价无源晶体谐振器在不同负载电容下的可调频特性。

TS牵引值为什么重要？

晶振的实际负载电容不仅由外加匹配电容决定，还包含芯片管脚、PCB走线、焊盘和测试探头带来的寄生电容。

TS牵引值决定了负载电容偏差对频率的影响程度：

- TS较高：频率对负载电容变化更敏感。适合需要通过调整负载电容进行精细校频的设计，但也更容易受PCB寄生电容和器件偏差影响。

- TS较低：频率对负载电容变化较不敏感。对寄生电容变化更宽容，但可通过电容进行的调频范围也较小。

TS高或低没有绝对优劣，应根据应用目标选择。需要精细调频时，可关注较高TS；需要降低寄生电容引起的频率波动时，可优先选择对负载变化更稳健的方案。

哪些因素会影响TS牵引值？

TS牵引值与晶体的等效参数和负载条件有关，常见影响因素包括：

标称负载电容CL

静态电容C0

动态电容C1

晶振标称频率和晶片结构

外围匹配电容C1、C2

芯片管脚、PCB走线和焊盘寄生电容

测试夹具、测试频率和测试方法

通常，标称负载电容较小的晶体会表现出更高的负载牵引灵敏度，但具体数值仍应以产品规格书或实测数据为准。更多内容可参考《负载电容》。

G灵敏度和TS牵引值的区别

如何测试TS牵引值？

TS测试通常通过改变晶振测试负载电容，记录对应频率变化，再计算每pF带来的频偏变化量。测试应保持驱动电平、温度、夹具和测试方法一致，避免其他因素干扰结果。S&A250B等晶振测试设备可包含TS相关参数测试。KOAN谐振器KX70、8MHz等产品的实际测试数据，应结合对应报告中的测试条件进行解读。更多内容可参考《一篇文章读懂KOAN晶振测试报告》。

常见问题

G灵敏度越低越好吗？

对于振动、冲击和精密同步应用，较低G灵敏度通常更有利。但实际选型还需同时考虑频率稳定度、相位噪声、温度范围、封装和成本。

TS牵引值越小，频率就一定越稳定吗？

不一定。较低TS可降低负载电容变化带来的频率偏移，但频率稳定度还会受到温度、老化、电压、驱动电平和机械应力影响。是否需要低TS，应结合系统是否需要调频以及PCB寄生电容控制能力判断。

可以只通过调整C1、C2来修正频率吗？

可以在晶振允许的牵引范围内微调，但不应以大幅改变C1、C2的方式替代正确选型。负载电容偏离标称值过多，可能引起频偏增大、起振裕量下降或工作不稳定。