科普時間到!石英晶體技術指標定義速來看看
來源：http://m.ike-digital.com 作者：康華爾電子 2020年07月11
科普時間到!石英晶體技術指標定義速來看看
雖然頻率控制元器件之一的石英晶體諧振器,是大家比較熟悉的一種電子元件,但是相關的技術和知識,用戶還是一知半解,尤其是牽涉到一些常見或非常見的參數定義,以及技術指標,就連工程也很少有認識的.了解產品才能買到優質的產品,所以康華爾電子一直以來,為廣大新老客戶分享一些業界資料,本文目的主要是為了讓各位用戶和工程師,認識一些晶振的技術信息.
頻率公差:
在室溫(+25℃)下,與標稱頻率的偏差以百萬分之一(PPM)表示.頻率公差有時表示為頻率偏差的百分比,而不是以百萬分之一(PPM)表示.轉換如下:
0.01％=100PPM
005％=50PPM
001％=10PPM
隨著頻率公差的增加,成本逐漸增加.振蕩標準頻率容差為±30PPM.
驅動等級:
振蕩晶體單元耗散的電量.通常用毫瓦(mW)表示,通常用通過諧振器的電流或諧振器消耗的功率表示.后者是優選的.無源晶振的驅動電平取決于逆變器或微處理器以及所有其他外部組件(包括晶體)的輸入和輸出電容的電抗.為了計算驅動電平,使用了功率的“歐姆定律”.
驅動電平應保持在最低水平,以避免出現穩定性,老化,非線性耦合模式和其他非線性影響的問題.但是,可以通過提高驅動電平來提高振蕩器的相位噪聲性能,因此有時需要妥協.在振蕩規范中為每種晶體指定了最大功耗.驅動水平對于音叉晶體至關重要,因為最大驅動水平相對較低.利用音叉晶體的電路應設計成避免過度驅動晶體.
串聯與并聯:
并聯諧振晶體適用于在石英晶體振蕩器反饋環路中包含電抗組件(電容器)的電路,這些電路取決于電抗元件和晶體,以實現在指定頻率下開始并保持振蕩的相移.串聯諧振晶體適用于在振蕩器反饋環路中不包含電抗組件的電路,請參見圖A的串聯,圖B的并聯諧振晶體:
內部電容(C1)(C2):
內部電容C1,也稱為運動電容Cm,是單元機械彈性的電子當量.
溫度系數:
溫度系數定義為晶體或振蕩器中心頻率的變化除以溫度的變化.通常在PPM/DegC中定義.
運動阻力:
也稱為等效串聯電阻.等效串聯電阻是石英等效電路的電阻元件(R1).(請參見下面的等效電路)該電阻表示晶體在自然諧振頻率(串聯諧振)時的等效阻抗.ESR由晶體阻抗(CI)儀測量.ESR值通常表示為以歐姆表示的最大值.ESR值隨頻率,操作模式,支架類型,晶體板尺寸,電極尺寸和安裝結構而變化.
值得注意的是,對于AT條形晶體設計,給定頻率下的ESR值通常高于標準(圓形毛坯)設計的ESR值.這在較低頻率下變得更加明顯.當從串聯諧振通孔HC-49/U型晶體過渡到利用AT條紋晶體的較小表面安裝型SMD晶振時,可以考慮不同切割產生的ESR值的差異.當電阻值達到某一點(振蕩器電路無法充分驅動晶體)時,ESR變得至關重要.可能會導致啟動緩慢或不必要的操作模式.
絕緣電阻:
晶體引腳之間的直流電阻,通常以兆歐表示.
標稱頻率:
晶體或振蕩器的所需中心頻率.通帶的中點,或濾波器的高,低截止頻率之間的算術平均值.
端接阻抗:
負載阻抗或輸出端接是指必須連接到濾波器的輸出端子才能獲得正確響應的阻抗.源阻抗或輸入端接是指驅動濾波器的電路的輸出阻抗.
頻率調整:
TCXO產品具有頻率調節功能,可以調節中心頻率.此功能可補償初始頻率校準和老化,并通過內部微調器完成.也可以通過控制電壓通過TCXO晶振上的外部引線來提供這種調節.利用這種技術的振蕩器被稱為溫補晶體振蕩器或TC-VCXO.
上升時間/下降時間:
上升時間(TR):輸出電壓從邏輯“1”電平的10％變為邏輯“1”電平的90％所需的時間.以nS為單位.
下降時間(TF):輸出電壓從邏輯“1”電平的90％變為邏輯“1”電平的10％所需的時間.以nS為單位.
頻率范圍:
特定晶體或振蕩器產品的頻帶可以作為制造中的標準提供.只要有可能,我們都會在數據表中列出標準和/或通用頻率.其他頻率可用,并且可以在《零件編號指南》中進行構造.
老化:
石英晶體單元的頻率和/或電阻隨時間的變化.歸因于諧振器中應變的松弛以及歸因于污染的石英諧振器封裝內的傳質機制.其他因素包括驅動級別,環境溫度,電線疲勞和摩擦磨損.通過設計考慮因素(包括安裝結構的機械設計)以及某些制造過程的設計和控制,可以將這些因素最小化.晶體的大多數老化效應發生在運行的前60天內,導致第一年的老化特性變慢.晶體封裝的氣密特性的完整性是決定晶體老化程度的主要因素.
科普時間到!石英晶體技術指標定義速來看看
雖然頻率控制元器件之一的石英晶體諧振器,是大家比較熟悉的一種電子元件,但是相關的技術和知識,用戶還是一知半解,尤其是牽涉到一些常見或非常見的參數定義,以及技術指標,就連工程也很少有認識的.了解產品才能買到優質的產品,所以康華爾電子一直以來,為廣大新老客戶分享一些業界資料,本文目的主要是為了讓各位用戶和工程師,認識一些晶振的技術信息.
頻率公差:
在室溫(+25℃)下,與標稱頻率的偏差以百萬分之一(PPM)表示.頻率公差有時表示為頻率偏差的百分比,而不是以百萬分之一(PPM)表示.轉換如下:
0.01％=100PPM
005％=50PPM
001％=10PPM
隨著頻率公差的增加,成本逐漸增加.振蕩標準頻率容差為±30PPM.
驅動等級:
振蕩晶體單元耗散的電量.通常用毫瓦(mW)表示,通常用通過諧振器的電流或諧振器消耗的功率表示.后者是優選的.無源晶振的驅動電平取決于逆變器或微處理器以及所有其他外部組件(包括晶體)的輸入和輸出電容的電抗.為了計算驅動電平,使用了功率的“歐姆定律”.
驅動電平應保持在最低水平,以避免出現穩定性,老化,非線性耦合模式和其他非線性影響的問題.但是,可以通過提高驅動電平來提高振蕩器的相位噪聲性能,因此有時需要妥協.在振蕩規范中為每種晶體指定了最大功耗.驅動水平對于音叉晶體至關重要,因為最大驅動水平相對較低.利用音叉晶體的電路應設計成避免過度驅動晶體.
串聯與并聯:
并聯諧振晶體適用于在石英晶體振蕩器反饋環路中包含電抗組件(電容器)的電路,這些電路取決于電抗元件和晶體,以實現在指定頻率下開始并保持振蕩的相移.串聯諧振晶體適用于在振蕩器反饋環路中不包含電抗組件的電路,請參見圖A的串聯,圖B的并聯諧振晶體:
內部電容C1,也稱為運動電容Cm,是單元機械彈性的電子當量.
溫度系數:
溫度系數定義為晶體或振蕩器中心頻率的變化除以溫度的變化.通常在PPM/DegC中定義.
運動阻力:
也稱為等效串聯電阻.等效串聯電阻是石英等效電路的電阻元件(R1).(請參見下面的等效電路)該電阻表示晶體在自然諧振頻率(串聯諧振)時的等效阻抗.ESR由晶體阻抗(CI)儀測量.ESR值通常表示為以歐姆表示的最大值.ESR值隨頻率,操作模式,支架類型,晶體板尺寸,電極尺寸和安裝結構而變化.
值得注意的是,對于AT條形晶體設計,給定頻率下的ESR值通常高于標準(圓形毛坯)設計的ESR值.這在較低頻率下變得更加明顯.當從串聯諧振通孔HC-49/U型晶體過渡到利用AT條紋晶體的較小表面安裝型SMD晶振時,可以考慮不同切割產生的ESR值的差異.當電阻值達到某一點(振蕩器電路無法充分驅動晶體)時,ESR變得至關重要.可能會導致啟動緩慢或不必要的操作模式.
絕緣電阻:
晶體引腳之間的直流電阻,通常以兆歐表示.
標稱頻率:
晶體或振蕩器的所需中心頻率.通帶的中點,或濾波器的高,低截止頻率之間的算術平均值.
端接阻抗:
負載阻抗或輸出端接是指必須連接到濾波器的輸出端子才能獲得正確響應的阻抗.源阻抗或輸入端接是指驅動濾波器的電路的輸出阻抗.
頻率調整:
TCXO產品具有頻率調節功能,可以調節中心頻率.此功能可補償初始頻率校準和老化,并通過內部微調器完成.也可以通過控制電壓通過TCXO晶振上的外部引線來提供這種調節.利用這種技術的振蕩器被稱為溫補晶體振蕩器或TC-VCXO.
上升時間/下降時間:
上升時間(TR):輸出電壓從邏輯“1”電平的10％變為邏輯“1”電平的90％所需的時間.以nS為單位.
下降時間(TF):輸出電壓從邏輯“1”電平的90％變為邏輯“1”電平的10％所需的時間.以nS為單位.
頻率范圍:
特定晶體或振蕩器產品的頻帶可以作為制造中的標準提供.只要有可能,我們都會在數據表中列出標準和/或通用頻率.其他頻率可用,并且可以在《零件編號指南》中進行構造.
老化:
石英晶體單元的頻率和/或電阻隨時間的變化.歸因于諧振器中應變的松弛以及歸因于污染的石英諧振器封裝內的傳質機制.其他因素包括驅動級別,環境溫度,電線疲勞和摩擦磨損.通過設計考慮因素(包括安裝結構的機械設計)以及某些制造過程的設計和控制,可以將這些因素最小化.晶體的大多數老化效應發生在運行的前60天內,導致第一年的老化特性變慢.晶體封裝的氣密特性的完整性是決定晶體老化程度的主要因素.
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