晶体谐振器在设计时，会以基频或指定泛音频率作为目标工作频率。但石英晶片除了目标振动模式外，还可能产生其他非目标机械谐振响应，这些响应称为寄生频率、寄生模态或Spur。寄生频率不等于晶振一定会发生故障。只有当寄生频率接近主频，且外部振荡电路在该频率下也满足起振条件时，才可能出现错误频率起振、频率不稳定或信号异常。

寄生频率是如何产生的？

石英晶片属于机械谐振器，晶片的尺寸、厚度、切型、电极形状和支撑方式，会决定其振动模式。除所需主模态外，晶片还可能出现边缘振动、邻近振动或其他非目标振动模式。寄生频率主要与以下因素有关：

晶片切型、尺寸、厚度和形状；

电极设计及镀膜工艺；

晶片支撑结构和封装方式；

封装应力、焊接应力及PCB机械应力；

高频或泛音晶振的振动模式设计；

制造工艺和批次一致性。

外部电磁干扰、射频噪声或电源噪声不会直接产生晶体本身的寄生模态，但可能干扰振荡电路，使已有寄生模态更容易被激励。

寄生频率有什么影响？

- 频率异常：若电路在寄生频率附近起振，输出频率可能偏离标称频率，造成时钟、通信或频率控制系统异常。

- 起振不稳定：主频与寄生频率竞争时，可能出现起振时间变长、低温不起振、升温后频率跳变或间歇振荡等现象。

- 信号质量变差：寄生模态可能增加频率杂散、相位噪声或抖动，影响高速数字时钟、通信本振和精密同步系统的信号质量。

寄生频率如何测试？

S&A250B等晶体测试设备可通过频率扫描和阻抗分析，查找主频附近的寄生响应，并记录寄生频率及其对应阻抗。测试时，通常重点关注两个问题：

寄生频率距离主频有多远；

寄生模态的阻抗相对主模态是否足够高。

一般来说，寄生频率距离主频越远、寄生模态阻抗相对主模态越高，电路误在寄生频率起振的风险通常越低。

常见寄生频率测试参数

SPFL：负载条件下的寄生频率

SPFL通常表示在指定负载电容条件下测得的寄生频率（Load Frequency of Spur）。该参数用于观察晶体在实际负载条件附近，是否存在可能影响工作频率的非目标谐振响应。

SPFR：串联谐振条件下的寄生频率

SPFR通常表示串联谐振测试条件下的寄生频率。通过比较SPFR与主串联谐振频率FR，可判断寄生频率距离主频的远近。两者间隔较小时，需要进一步评估寄生阻抗和振荡电路的起振裕量。

SPRL：负载条件下的寄生阻抗

SPRL通常表示在指定负载条件下测得的寄生模态阻抗结果。寄生阻抗需要与主模态谐振阻抗一起判断。若寄生模态阻抗明显高于主模态阻抗，通常意味着该寄生模态更难被振荡电路激励。

SPRR：寄生阻抗与主模态阻抗比值

SPRR通常以SpurR/RR表示：SPRR = 寄生模态阻抗 ÷ 主模态谐振阻抗

SPRR用于比较寄生模态与主模态的相对阻抗。一般情况下，SPRR较大表示寄生模态阻抗高于主模态阻抗，寄生模态更难起振。具体判定标准需以产品规格书和测试报告定义为准。

SPUR：最小寄生阻抗

SPUR通常表示在规定扫描范围内检测到的最小寄生阻抗（Min SpurR）。该参数可帮助识别最容易被外部振荡电路激励的寄生模态。若最小寄生阻抗较低且频率靠近主频，则需要重点评估应用风险。

如何降低寄生频率风险？

选择寄生频率与目标频率间隔较大的晶振；

选择寄生模态阻抗相对主模态更高的产品；

按晶振规格书匹配负载电容C1、C2；

确保芯片振荡器具有足够的主频负阻裕量；

避免过高驱动电平；

缩短晶振走线，远离开关电源、射频天线和高速信号；

在高低温、最低工作电压条件下验证实际起振频率。

寄生频率是石英晶片存在的非目标机械谐振响应。它本身不一定造成问题，但当寄生频率靠近主频、寄生阻抗较低且电路设计裕量不足时，可能导致错误起振、频率不稳定或信号质量下降。通过SPFL、SPFR定位寄生频率，通过SPRL、SPRR和SPUR评估寄生模态阻抗，并结合实际振荡电路验证，可有效降低寄生频率带来的风险。