頻率穩(wěn)定度是衡量振蕩電路的質(zhì)量指標之一，一般用 來表示，其中f0為振蕩頻率，df為頻率偏移。頻率穩(wěn)定度有時還附加時間條件，如一小時或一日內(nèi)的頻率相對變化量。前面介紹的rc振蕩電路的頻率穩(wěn)定度大于10–3，普通lc振蕩電路也只能達到10–4。石英晶體振蕩電路的頻率穩(wěn)定度可達10–9甚至10–11，這是由于采用了具有極高q值的石英晶體元件。
1．結(jié)構(gòu)
石英晶體是一種各向異性的結(jié)晶體，它是硅石的一種，其化學(xué)成分是二氧化硅（sio2）。從一塊晶體上按一定的方位角切下的薄片稱為晶片（可以是正方形、矩形或圓形等），然后在晶片的兩個對應(yīng)表面上涂敷銀層并裝上一對金屬板，就構(gòu)成石英晶體產(chǎn)品，如圖1所示，一般用金屬外殼密封，也有用玻璃殼封裝的。
2．壓電效應(yīng)
石英晶片所以能做振蕩電路是基于它的壓電效應(yīng)，從物理學(xué)中知道，若在晶片的兩個極板間加一電場，會使晶體產(chǎn)生機械變形；反之，若在極板間施加機械力，又會在相應(yīng)的方向上產(chǎn)生電場，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。如在極板間所加的是交變電壓，就會產(chǎn)生機械變形振動，同時機械變形振動又會產(chǎn)生交變電場。一般來說，這種機械振動的振幅是比較小的，其振動頻率則是很穩(wěn)定的。但當(dāng)外加交變電壓的頻率與晶片的固有頻率（決定于晶片的尺寸）相等時，機械振動的幅度將急劇增加，這種現(xiàn)象稱為壓電諧振，因此石英晶體又稱為石英晶體諧振器。
3．等效電路和諧振頻率
石英晶體的壓電諧振現(xiàn)象可以用圖2所示的等效電路來模擬。等效電路中的c0為切片與金屬板構(gòu)成的靜電電容，l和c分別模擬晶體的質(zhì)量（代表慣性）和彈性，而晶片振動時，因摩擦而造成的損耗則用電阻r來等效。由于晶片的等效電感l(wèi)很大，而c和r很小，因此q很大，可達104～5´105。
圖2為石英晶體的代表符號、等效電路和電抗特性。
（a)代表符號 (b)等效電路 (c)電抗—頻率響應(yīng)特性
圖2 石英晶體的等效電路與電抗特性
由等效電路可知，石英晶體有兩個諧振頻率，即
（1）當(dāng)r、l、c支路發(fā)生串聯(lián)諧振時，其串聯(lián)諧振頻率為
（1）
由于c0很小，它的容抗比r大得多，因此，串聯(lián)諧振的等效阻抗近似于為r，呈純阻性，且其阻值很小。
（2）當(dāng)頻率高于fs時，r、l、c支路呈感性，當(dāng)與c0發(fā)生并聯(lián)諧振時，其振蕩頻率為
（2）
由于 ，因此fs與fp非常接近。
通常石英晶體產(chǎn)品所給出的標稱頻率既不是fs也不是fp，而是外接一小電容cs時校正的振蕩頻率，cs與石英晶體串接如圖3所示。利用cs可使石英晶體的諧振頻率在一個小范圍內(nèi)調(diào)整。cs的值應(yīng)選擇得比c大?？梢杂嬎憬尤耄鉺后新的串聯(lián)諧振頻率
圖3 諧振頻率的調(diào)整
（3）
將上式展開成冪級數(shù)，并注意到 ，從而略去高次項，可近似得
（4）
當(dāng) 時， ，而當(dāng) 時， 。實用時，cs是一個微調(diào)電容，使f¢s在fs與fp之間的一個狹窄范圍內(nèi)變動?？梢苑治龅贸鯿s并不影響并聯(lián)諧振頻率。