在无源晶体的规格书中，经常会看到串联谐振和并联谐振两种选择。

为什么同一个晶体会存在两个谐振频率？

为什么晶体有时表现为电阻，有时又表现为电感？

为什么MCU和RTC几乎都要求使用并联谐振晶体？

负载电容CL为什么会影响晶振频率？

石英晶体同时具有动态支路和静态电容，因此存在串联谐振频率fs和并联谐振频率fp两个特征频率。MCU常用的Pierce振荡器利用的是晶体感性区域，因此通常采用并联谐振晶体。

石英晶体为什么有两个谐振频率？

石英晶体可以等效为一个电路模型。动态支路由以下参数组成：动态电阻R1、动态电感L1、动态电容C1。动态支路反映的是石英晶片机械振动产生的等效电气特性。静态电容C0主要来自石英晶片电极、引脚结构、封装寄生电容。它并不参与晶体机械振动，但会影响整体阻抗特性。

由于动态支路和静态电容共同作用，晶体会出现两个重要频率：串联谐振频率 fs和并联谐振频率 fp。其中：fs < fp，并且频率非常接近。

例如，一个10MHz晶体，串联谐振频率约10.000MHz，并联谐振频率约10.020MHz。

虽然只有几十kHz差异，但晶体阻抗特性完全不同。

串联谐振：晶体表现为低阻抗电阻

当晶体工作在串联谐振频率fs时：动态支路中的电感L1产生感抗、电容C1产生容抗。两者大小相等，方向相反。因此L1和C1相互抵消。此时晶体阻抗主要由动态电阻R1决定。

即Z ≈ R1

由于R1通常较小，因此晶体在fs附近表现为：低阻抗、低损耗、高能量传输效率。从外部电路看，晶体类似一个低阻抗电阻。串联谐振晶体的标称频率定义在fs，不需要外部负载电容CL，常用于需要固定串联谐振条件的电路。因此，规格书通常不会标注负载电容CL。

并联谐振：晶体表现为高Q值等效电感

当频率位于fs < f < fp这个区域时，晶体进入感性区域。此时，晶体对外表现为：一个高Q值等效电感。该电感与外部负载电容共同组成振荡网络。通过调整晶体参数、负载电容CL、振荡电路可以使实际振荡频率达到目标值。在fp附近，静态电容C0产生影响，使晶体出现反谐振现象。此时阻抗达到最大，晶体接近开路状态。因此，并联谐振应用利用的是fs和fp之间的感性区域。

为什么MCU晶振通常使用并联谐振晶体？

MCU、微控制器以及RTC芯片通常采用Pierce皮尔斯振荡器结构。典型结构包括MCU内部反相放大器、晶体，和两个负载电容。晶体连接在XIN和XOUT两个引脚之间。该电路需要晶体工作在感性区域。因此，MCU通常要求使用并联谐振晶体。

并联晶体的实际工作频率不仅由晶体决定，还受到负载电容影响。实际负载电容包括外部电容C1、外部电容C2、MCU输入电容、PCB寄生电容。如果CL选择错误，可能导致晶振频率偏移、RTC计时误差增加、系统时钟精度下降。

为什么32.768kHz RTC晶体大多采用并联谐振？

32.768kHz晶体主要应用于RTC实时时钟、智能穿戴设备、低功耗电子产品、以及电池供电系统。这些应用具有低频率、超低功耗、长时间计时等特点。RTC芯片通常采用低功耗皮尔斯振荡器，所以大多设计为并联谐振类型。常见负载电容有7pF/9pF/12.5pF。

KOAN晶振

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