晶振知识介绍-PPT.ppt
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1234石英晶体常规技术指标静态电容(C0)等效电路静态臂里的电容。它的大小主要取决于电极面积、晶片厚度和晶片加工工艺。它的常用计算公式为:C0=KC0×Ae×F0+C常数KC0——电容常数,其取值与装架形式、晶片形状有关;Ae——电极面积,单位mm2;F0——标称频率,单位KHz;C常数——常数,单位PF;动态电容(C1)等效电路中动态臂里的电容。它的大小主要取决于电极面积,另外还和晶片平行度、微调量的大小有关。它的常用公式为:C1=KC1×Ae×F0+C常数KC1——电容常数;Ae——电极面积,单位mm2;F0——标称频率,单位KHz;C常数——常数,单位PF;动态电感(L1)等效电路中动态臂里的电感。动态电感与动态电容是一对相关量,它的常用公式为:L1=1/(2πF0)2C1(mh)串联谐振频率(Fr)晶体元件电气阻抗为电阻性的两个频率中较低的一个。负载谐振频率(FL)晶体元件与一负载电容串联或并联,其组合阻抗为电阻性的两个频率中的一个频率。品质因数(Q)品质因数又称机械Q值,它是反映谐振器性能好坏的重要参数,它与L1和C1有如下关系Q=wL1/Rr=1/wRrC1如上式,R1越大,Q值越低,功率耗散越大,而且还会导致频率不稳定。反之Q值越高,频率越稳定。相对负载频率偏置(DL)晶体负载谐振频率相对于串联谐振频率的变化量DL=(FL-Fr)/Fr,可由下式近似计算:DL≈C1/2(C0+CL)相对频率牵引范围(DL1,L2)晶体在两个固定负载间的频率变化量。D(L1,L2)=│(FL1-FL2)/Fr│=│C1(CL2-CL1)/2(C0+CL1)(C0+CL2)│牵引灵敏度(TS)晶体频率在一固定负载下的变化率。TS≈-C1*1000/2*(C0+CL)2激励电平相关性(DLD)由于压电效应,激励电平强迫谐振子产生机械振荡,在这个过程中,加速度功转化为动能和弹性能,功耗转化为热。后者的转换是由于石英谐振子的内部和外部的摩擦所造成的。摩擦损耗与振动质点的速度有关,当震荡不再是线性的,或当石英振子内部或其表面及安装点的拉伸或应变、位移或加速度大家有疑问的,可以询问和交流达到临界时,摩擦损耗将增加。因而引起频率和电阻的变化。加工过程中造成DLD不良的主要原因——谐振子表面存在微粒污染。主要产生原因为生产环境不洁净或非法接触晶片表面;——谐振子的机械损伤。主要产生原因为研磨过程中产生的划痕。——电极中存在微粒或银球。主要产生原因为真空室不洁净和镀膜速率不合适。——装架是电极接触不良;——支架、电极和石英片之间存在机械应力。寄生响应所有晶体元件除了主响应(需要的频率)之外,还有其它的频率响应。减弱寄生响应的办法是改变晶片的几何尺寸、电极,以及晶片加工工艺,但是同时会改变晶体的动、静态参数。寄生响应的测量⑴SPDB用DB表示Fr的幅度与最大寄生幅度的差值;⑵SPUR在最大寄生处的电阻;⑶SPFR最小电阻寄生与谐振频率的距离,用Hz或ppm表示。13141516加工难度大的指标晶体测量设备美国S&A公司测试设备香港科研公司测试设备石英晶体应用过程中应注意的问题⑴规定整个温度范围内的总频差,如:-20-70℃范围总频差为±50ppm,这种方法一般用于具有较宽频碴而不采用频率微调的场合。⑵规定下列部分的频差:a.基准温度下的频差为±20ppm;b.在-20-70℃整个温度范围内,相对于基准温度实际频率的偏差±20ppm;这种方法一般用于具有较严频差的,要靠频率牵引来消除基准温度下频差的场合。负载电容和频率牵引在许多应用中,都是用一负载电抗元件来牵引晶体频率的。这对于调整制造公差、在锁相环回路中以及调频应用中可能是必要的。在绝大多数应用中,这个负载电抗元件是容性的。负载谐振频率(FL)与谐振频率(Fr)的相对频率成为“负载谐振频率偏置(DL)”。用下式计算相对负载谐振频率偏移:DL=(FL-Fr)/Fr≈C1/2(C0+CL)在许多应用中,用可变电容器作为负载电抗元件来调节频率。这个负载电抗元件规定值之间所得到的相对频率范围成为“相对牵引范围”,它可用下式计算:D(L1,L2)=│(FL1-FL2)/Fr│=│C1(CL2-CL1)/2(C0+CL1)(C0+CL2)│在规定负载电容下的牵引灵敏度(TS)是一个对设计师十分有用的参数。它定义为负载电容增量变化引起的相对频率增量变化。它通常以ppm/pF表示,可通过下式计算:TS≈-C1/2(C0+CL)应用电路中对晶体负载电容的估算在实际应用中,晶体负载电容与电路中负载电抗的匹配非常重要。如晶体负载电容与电路负载电抗不相匹配,要得到准确的输出