有源晶振中相位噪声是指系统(如各种射频器件)在各种噪声的作用下引起的系统输出信号相位的随机变化.它是衡量频率标准源(高稳晶振,原子频标等)频稳质量的重要指标,随着频标源性能的不断改善,相应噪声量值越来越小,因而对相位噪声谱的测量要求也越来越高.传统的零拍测量法已面临严重的挑战,特别是在如何减少测量系统本身的噪声对测量结果的影响,提高系统的测量灵敏度方面尤为困难.
晶体也有轻微的短期频率波动.这种噪声的主要原因是例如热噪声(限制噪声基底),声子散射(受晶格缺陷影响),分子在晶体表面的吸附/解吸,振荡器电路的噪声,机械冲击和振动,加速度和取向变化,温度波动以及机械应力的释放.短期稳定性由四个主要参数测量:艾伦方差(振荡器数据手册中规定的最常见参数),相位噪声,相位偏差的频谱密度和分数频率偏差的频谱密度.加速度和振动的影响往往主导其他噪声源;表面声波器件比体声波(BAW)器件更敏感补偿削减甚至不那么敏感.加速度矢量相对于晶体的方向会显著影响晶体的振动灵敏度.机械隔振装置可用于高稳定性晶振.
晶体对震动很敏感.由于晶体的应力敏感性,机械应力导致振荡器频率的短期变化,并且由于安装和内应力(如果超过机械部件的弹性极限),晶体表面污染物的解吸或振荡器电路参数的变化,机械应力会导致频率的永久变化.高强度的冲击可能会将晶体从支座上撕下(尤其是在大的低频晶体悬挂在细线上的情况下),或者导致晶体破裂.没有表面缺陷的晶体具有很高的抗冲击性;化学抛光可以生产出能够存活数万克的晶体.
相位噪声在使用倍频的频率合成系统中起着重要作用;频率乘以N增加了N2的相位噪声功率.频率乘以10倍将相位误差的大小乘以10倍.这对采用锁相环或频移键控技术的系统来说可能是灾难性的.

晶体对辐射损伤有些敏感.天然石英比人工生长的晶体敏感得多,通过在至少500伏/厘米的电场中,在无氢气氛中将压电晶体加热到至少400℃,扫描至少12小时,可以进一步降低灵敏度.这种扫描晶体对稳定电离辐射的响应非常低.一些硅(ⅳ)原子被铝(ⅲ)杂质取代,每个杂质附近都有一个补偿的锂离子或钠离子.电离产生电子空穴对;空穴被俘获在铝原子附近的晶格中,由此产生的锂和钠原子沿着Z轴被松散地俘获;铝原子附近晶格的变化
相应的弹性常数然后导致频率的相应变化.清扫去除晶格中的锂离子和钠离子,降低了这种效应.Al3+位点也能捕获氢原子.所有晶体在暴露于x光脉冲后都有瞬时负频移;然后频率逐渐向后移动;天然石英在10-1000秒后达到稳定频率,与预辐照有负偏移频率,人造晶体返回到稍低于或高于预辐照的频率,扫描晶体实际上退火回到原始频率.退火在较高温度下更快.在较高温度和场强下真空扫描可以进一步降低石英晶振对x光脉冲的响应.未加糖晶体的串联电阻在x光照射后增加,并退火回天然石英的稍高值(电路中需要相应的增益储备)和合成晶体的预辐照值.扫描晶体的串联电阻不受影响.串联电阻的增加降低了品质因数;过高的增量可以阻止振荡.中子辐射通过撞击原子将位错引入晶格而诱发频率变化,单个快中子可以产生许多缺陷;超临界和超临界切割频率随吸收中子剂量大致线性增加,而BT切割频率下降.中子也改变了温度-频率特性.低电离辐射剂量下的频率变化成比例地高于高剂量下的频率变化.高强度辐射可以通过在晶体和晶体管中诱导光电导来停止振荡器;利用扫描晶体和适当设计的电路,振荡可以在辐射爆发后15微秒内重新开始.碱金属杂质含量高的石英晶体在辐照时会失去Q;扫掠人造晶体的q值不受影响.高剂量辐射(超过10拉德)会降低对后续剂量的敏感性.非常低的辐射剂量(低于300拉德)具有不成比例的高影响,但是这种非线性在更高的剂量下饱和.在非常高的剂量下,晶体的辐射响应也会饱和,因为受影响的杂质位置数量有限.
磁场对晶体本身几乎没有影响,因为石英有源晶振是反磁性的;然而,涡流或交流电压可能被感应到电路中,并且安装和外壳的磁性部分可能受到影响.
通电后,晶体需要几秒到几分钟的时间来"预热"和稳定频率.烘箱控制的接触氧化硅通常需要3-10分钟加热才能达到热平衡;无烘箱振荡器在几秒钟内稳定下来,因为晶体中消耗的几毫瓦会引起少量但明显的内部发热.

晶体没有固有的失效机制;一些已经在设备中运行了几十年.然而,故障可能是由粘合故障,外壳泄漏,腐蚀,老化引起的频移,过高的机械冲击导致的晶体破裂或使用非石英时辐射引起的损坏引起的.过度驱动也会损坏晶体.
晶体必须以适当的驱动水平驱动.虽然AT切割往往是相当宽容的,只有它们的电参数,稳定性和老化特性在过驱动时退化,低频晶体,特别是弯曲模式晶体,可能在过高的驱动水平下断裂.驱动电平指定为晶体中消耗的功率量.对于高达100千赫的弯曲模式,合适的驱动电平约为5微瓦,对于1-4兆赫的基本模式为1微瓦,对于4-20兆赫的基本模式为0.5微瓦,对于20-200兆赫的泛音模式为0.5微瓦.过低的驱动水平可能会导致振荡器启动出现问题.低驱动电平更有利于振荡器的更高稳定性和更低功耗.更高的驱动电平反过来通过提高信噪比来降低噪声的影响.
AT切割晶体的稳定性随着频率的增加而降低.为了获得更精确的高频,最好使用基频较低的晶体,以泛音工作.
老化随时间呈对数下降,最大的变化发生在制造后不久.通过在85到125℃下长期储存来人工老化晶体可以增加其长期稳定性.
设计不良的振荡器电路可能突然开始在泛音上振荡.1972年,加利福尼亚弗里蒙特的一列火车因石英晶体振荡器故障而坠毁.储能电容器的不适当值导致控制板中的晶体被过度驱动,跳到泛音,并导致列车加速而不是减速.

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