使用石英晶振,貼片晶振常用關(guān)鍵詞的定義
石英貼片晶振使用廣泛,遍布世界各個(gè)領(lǐng)域,有關(guān)晶振的參數(shù)性能很多人并不了解,億金電子針對(duì)石英晶振的各項(xiàng)參數(shù)規(guī)格,使用石英晶振,貼片晶振常用關(guān)鍵詞的定義,進(jìn)行講解以幫助大家更好的知道晶振以及選擇晶振型號(hào)。
1.老化:石英晶體老化適用于頻率隨時(shí)間的累積變化,這導(dǎo)致晶體單元的工作頻率的永久變化。在運(yùn)行的前45天內(nèi),晶振頻率變化率最快。老化中涉及許多相互關(guān)聯(lián)的因素,其中一些最常見(jiàn)的因素是:內(nèi)部污染,驅(qū)動(dòng)水平過(guò)高,石英晶振晶體表面變化,各種熱效應(yīng),導(dǎo)線疲勞和摩擦磨損。適當(dāng)?shù)碾娐吩O(shè)計(jì)結(jié)合了低工作環(huán)境,最小驅(qū)動(dòng)電平和靜態(tài)預(yù)老化,將大大減少除最嚴(yán)重的老化問(wèn)題之外的所有問(wèn)題。
石英晶體老化速率的一個(gè)主要因素是封裝方法,因?yàn)槭⒕w盒的密封會(huì)在晶體環(huán)境中留下污染和氧氣。在涉及晶體的情況下,通孔晶體的兩種最常見(jiàn)的封裝方法是電阻焊和冷焊。典型老化率如下:
密封方法
電阻焊(HC49/U)
每年老齡化(第一年)
5ppm Typ。
密封方法
冷焊(HC43/U)
每年老齡化(第一年)
2ppm Typ。
SMD晶體的典型老化速率如下:
水晶密封/包裝類型
每年老齡化(第一年)
塑料例如 ACT86SMX
最大±5ppm
金屬縫焊接例如。ACT753
最高<3ppm
玻璃密封陶瓷例如。ACT632
最大±5ppm
2.波特率:數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣龋ㄒ幻腌妰?nèi)可以傳輸多少數(shù)據(jù))
3.晶體振蕩器:晶體振蕩器是一種電子振蕩器電路,其利用壓電材料的振動(dòng)晶體的機(jī)械共振來(lái)產(chǎn)生具有非常精確頻率的電信號(hào)。該頻率通常用于跟蹤時(shí)間(如在石英手表中),為數(shù)字集成電路提供穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào),并穩(wěn)定無(wú)線電發(fā)射器和接收器的頻率。最常用的壓電諧振器類型是石英晶體,因此圍繞它們?cè)O(shè)計(jì)的振蕩器電路被稱為“晶體振蕩器”。
石英晶體的制造頻率從幾十千赫茲到幾十兆赫茲。每年生產(chǎn)超過(guò)20億個(gè)晶體。大多數(shù)是用于消費(fèi)設(shè)備的小型設(shè)備,如手表,鐘表,收音機(jī),計(jì)算機(jī)和手機(jī)。在測(cè)試和測(cè)量設(shè)備中也可以找到石英晶體振蕩器,石英晶體,例如計(jì)數(shù)器,信號(hào)發(fā)生器和示波器。
4.分頻率:輸出頻率由內(nèi)部IC分頻。
5.驅(qū)動(dòng)級(jí)別:驅(qū)動(dòng)電平是由于操作電路而在石英晶振晶體中消耗的功率水平。額定或試驗(yàn)水平是指定晶體的功率,任何與額定水平的偏差都會(huì)影響石英晶振,貼片晶振,石英晶體性能:因此,實(shí)際驅(qū)動(dòng)水平應(yīng)合理地復(fù)制指定的水平。AT切割晶體可以承受相當(dāng)大的過(guò)載而不會(huì)造成物理?yè)p壞:但是,在過(guò)度驅(qū)動(dòng)時(shí)電氣參數(shù)會(huì)降低。如果過(guò)載,低頻晶體(尤其是彎曲模式晶體)可能會(huì)破裂。對(duì)于基本模式晶體,驅(qū)動(dòng)電平額定值范圍為100kHz以下5μW至1-30MHz區(qū)域約10mW。通常在30MHz以上使用的泛音晶體通常額定為1-2mW
最大驅(qū)動(dòng)水平的一般表
頻率范圍
模式
驅(qū)動(dòng)級(jí)別
高達(dá)100kHz
彎曲
5μW
1-4MHz
基本的
1μW
4-20MHz
基本的
0.5μW
20-200MHz
弦外之音
0.5μW
6.等效串聯(lián)電容(C1):在串聯(lián)諧振頻率下,晶體諧振器的(等效)內(nèi)部電荷電容分量的能量失真。
7.等效串聯(lián)電阻(ESR):從晶體的等效電路可以看出,存在參數(shù)R,其被定義為運(yùn)動(dòng)電阻。該值與晶體的Q因子和活性有直接關(guān)系?;顒?dòng)也可以稱為ESR或等效串聯(lián)電阻。ESR值越低,振蕩器電路中的振蕩幅度越高。ESR的實(shí)際值在某種程度上取決于使用中石英晶振,貼片晶振的負(fù)載能力,可通過(guò)以下公式計(jì)算:
ESR=R1(1+Co/CL)²W
在設(shè)計(jì)晶體振蕩器時(shí)考慮ESR值非常重要,因?yàn)榫哂懈逧SR值的晶體比具有低ESR的晶體更不容易開始振蕩。
8.頻率(fo):每秒的波數(shù)(周期)。頻率和周期之間的關(guān)系是:
fo(赫茲Hz)=1/T(秒)
1kHz=1ms,1MHz=1μS,1GHz=1nS
9.頻率容差精度(f/f):在環(huán)境溫度為25°C的特定條件下,實(shí)際(測(cè)量)頻率與標(biāo)稱頻率的差值。
10.頻率穩(wěn)定性(f/fo):在標(biāo)準(zhǔn)溫度和工作電壓范圍內(nèi),輸出頻率漂移。輸出頻率漂移包括頻率溫度特性和頻率電壓特性響應(yīng)環(huán)境溫度。以25°C的頻率為參考,響應(yīng)環(huán)境溫度的頻率變化。
11.頻率電壓特性:以工作電壓范圍內(nèi)的中心電壓輸出頻率為參考,輸出頻率變?yōu)殡妷?。這種變化的原因是晶體變形的變化,以及安裝在振蕩器和RTC中的IC的IC內(nèi)部常數(shù)的變化。IC的影響更大。
12.基本模式:一次諧波晶體振動(dòng)狀態(tài)。AT諧振器頻率由石英晶體的AT諧振器厚度決定,但即使具有相同的厚度,第三諧波也將是大約。基頻的3倍頻率。對(duì)于音叉型諧振器,第二個(gè)泛音大約是基波的六倍。
13.赫茲:赫茲相當(dāng)于每秒周期數(shù),以海因里希赫茲命名。赫茲(符號(hào):Hz)是頻率的SI單位,定義為周期現(xiàn)象的每秒周期數(shù)。其最常見(jiàn)的用途之一是正弦波的描述,特別是用于無(wú)線電和音頻應(yīng)用的那些。
在英語(yǔ)中,赫茲被用作單數(shù)和復(fù)數(shù)。作為SI單位,Hz可以作為前綴; 常用的倍數(shù)是kHz(千赫茲,103赫茲),MHz(兆赫茲,106赫茲),GHz(千兆赫茲,109赫茲)和太赫茲(太赫茲,1012赫茲)。一赫茲只是意味著“每秒一個(gè)周期”(通常被計(jì)算的是一個(gè)完整的周期); 100Hz意味著“每秒100個(gè)周期”,依此類推。
14.絕緣電阻(IR):引線之間或引線和外殼封裝(導(dǎo)電封裝)之間的電阻。
15.抖動(dòng):抖動(dòng)是高頻數(shù)字信號(hào)中脈沖某些方面的偏差或位移。偏差可以是幅度,相位定時(shí)或信號(hào)脈沖的寬度。另一個(gè)定義是它是“信號(hào)從其理想位置的周期頻率位移。”抖動(dòng)的原因包括電磁干擾(EMI)和與其他信號(hào)的串?dāng)_。抖動(dòng)會(huì)導(dǎo)致顯示器閃爍; 影響個(gè)人計(jì)算機(jī)中處理器按預(yù)期執(zhí)行的能力; 在音頻信號(hào)中引入點(diǎn)擊或其他不期望的效果,以及在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間丟失傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。允許的抖動(dòng)量在很大程度上取決于應(yīng)用。
抖動(dòng)是電子和電信中周期性信號(hào)的時(shí)間變化,通常與參考時(shí)鐘源有關(guān)??梢栽谥T如連續(xù)脈沖的頻率,信號(hào)幅度或周期信號(hào)的相位之類的特性中觀察到抖動(dòng)。在幾乎所有通信鏈路(例如,USB,PCI-e,SATA,OC-48)的設(shè)計(jì)中,抖動(dòng)是一個(gè)重要的,通常是不希望的因素。
抖動(dòng)可以與所有時(shí)變信號(hào)相同的術(shù)語(yǔ)量化,例如RMS或峰峰值位移。與其他時(shí)變信號(hào)一樣,抖動(dòng)可以用頻譜密度(頻率成分)表示。抖動(dòng)周期是隨時(shí)間變化的信號(hào)特征的最大效應(yīng)(或最小效果)的兩倍之間的間隔。抖動(dòng)頻率,更常見(jiàn)的引用數(shù)字,是它的反轉(zhuǎn)。
16.負(fù)載電容(CL):從石英晶體振蕩器的引腳看到的振蕩電路的有效電容(串聯(lián)等效電荷電容)。該電容被確定為晶體振蕩器連接到振蕩電路時(shí)的條件,并將確定輸出頻率。負(fù)載電容近似值:
CL=CGXCD/(CG+CD)+CS(CS=雜散電容)
17.最大驅(qū)動(dòng)水平(GL):驅(qū)動(dòng)級(jí)別的評(píng)級(jí)。在該水平上的電流或功率輸入可能導(dǎo)致特性退化或破壞。
18.最大電源電壓(V DD-GND):輸入電源引腳的最大額定值。輸入超過(guò)此值可能導(dǎo)致特性退化或破壞。
19.標(biāo)稱頻率(f):晶體諧振器頻率的標(biāo)稱值。
20.OCXO晶振:烤箱控制晶體振蕩器。振蕩器具有額外的電路和封裝,以保持環(huán)境,從而使振蕩器必須工作的溫度范圍保持恒定。
21.工作溫度范圍(Tsol):滿足規(guī)格特性的溫度范圍。
22.工作電壓(VDD):有源晶振電壓輸入到VDD引腳,支持具有規(guī)格特性的連續(xù)工作。
23.起源頻率(fo):振蕩系統(tǒng)內(nèi)振蕩器的振蕩源頻率。
24.振蕩電路:振蕩晶體諧振器所需的電路。電路將根據(jù)諧振器的類型和頻率而不同。
25.振蕩開始時(shí)間(Tosc):從開機(jī)到波形穩(wěn)定的時(shí)間。但是,電壓上升時(shí)間取決于電源,因此時(shí)間是從一組特定的初始條件測(cè)量的。
26.振蕩器:具有附加電路的晶體,將晶體輸出形成方波。
27.輸出使能(OE):輸出切換為高阻抗,有線OR連接可用于選擇多個(gè)輸出(頻率)。OE引腳-低電平。輸出為高阻抗=禁用。振蕩未停止,因此禁用后的時(shí)鐘被清除與OE不同步(時(shí)鐘是連續(xù)的)。
28.輸出下降時(shí)間(tTHL):輸出波形從高電壓(高電平)變?yōu)榈碗妷海ǖ碗娖剑┧璧臅r(shí)間。也稱為波形下降時(shí)間。
29.輸出頻率(fo):振蕩器電路或石英晶體振蕩器系統(tǒng)的輸出頻率。
30.輸出負(fù)載條件:可連接到石英晶體振蕩器的負(fù)載的類型和數(shù)量(功率)。
31.輸出上升時(shí)間(tTHL):輸出波形從低電壓(低電平)變?yōu)楦唠妷海ǜ唠娖剑┧璧臅r(shí)間。也稱為波形上升時(shí)間。對(duì)于TTL,通常規(guī)定在0.4V和2.4V之間,對(duì)于CMOS,通常規(guī)定在10%至90%之間。
32.泛音晶體:由于AT切割石英毛坯的物理特性和幾何形狀,晶體可以在許多頻率下振動(dòng)。最低頻率稱為基頻,可提供高達(dá)約45 Mhz的頻率。通過(guò)在奇數(shù)泛音,第3,第5,第7,第9和第11等處操作晶體并調(diào)諧電路以使晶體以其設(shè)計(jì)的泛音頻率振蕩,可以實(shí)現(xiàn)更高的頻率(超過(guò)300 MHz)。
泛音晶體經(jīng)過(guò)特殊加工,可實(shí)現(xiàn)平面平行度和表面光潔度,以提高其在所需泛音頻率下的性能。泛音頻率高于基波的等效諧波倍數(shù),每個(gè)泛音約25kHz。
33.可調(diào)性:晶體的可牽引性是指以并聯(lián)模式工作的晶體,并且是作為負(fù)載電容的函數(shù)的頻率變化的量度。對(duì)于希望通過(guò)切換各種負(fù)載電容值而用單晶實(shí)現(xiàn)多個(gè)工作頻率的電路設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō),可移動(dòng)性非常重要。
34.石英:在長(zhǎng)石之后,石英是地球大陸地殼中第二豐富的礦物。它由SiO4硅-氧四面體的連續(xù)框架組成,每個(gè)氧在兩個(gè)四面體之間共享,得到總的SiO2配方。
合成和人工處理:-并非所有種類的石英都是天然存在的。由于天然石英通常是孿晶的,因此工業(yè)中使用的大部分石英都是合成的。通過(guò)水熱法在高壓釜中生產(chǎn)大而無(wú)瑕疵的未加工晶體。雖然這些仍然通常被稱為石英,但這種材料的正確術(shù)語(yǔ)是二氧化硅。
35.Q因子:在物理學(xué)和工程學(xué)中,品質(zhì)因數(shù)或Q因子是無(wú)量綱參數(shù),其描述了振蕩器或諧振器的欠阻尼是如何或等效地表征諧振器相對(duì)于其中心頻率的帶寬。Q越高表示相對(duì)于振蕩器的存儲(chǔ)能量,能量損失率越低; 振蕩消失得更慢。懸掛在高質(zhì)量軸承上的擺錘在空氣中擺動(dòng)時(shí)具有較高的Q值,而浸入油中的擺錘則較低。具有高品質(zhì)因數(shù)的振蕩器具有低阻尼,因此振鈴時(shí)間更長(zhǎng)。
振蕩器的品質(zhì)因數(shù)因系統(tǒng)而異。阻尼很重要的系統(tǒng)(例如阻止門砰地關(guān)閉的阻尼器)Q=1/2。需要強(qiáng)共振或高頻穩(wěn)定性的時(shí)鐘,激光器和其他諧振系統(tǒng)需要高質(zhì)量因素。調(diào)諧叉具有Q=1000左右的品質(zhì)因數(shù)。原子鐘和一些高Q激光器的品質(zhì)因數(shù)可高達(dá)1011或更高。
36.推薦的驅(qū)動(dòng)級(jí)別:激勵(lì)水平,以獲得最佳振蕩特性。
37.分流電容(Co):晶體振蕩器中2個(gè)電極之間的電荷電容。
38.焊接條件:安裝時(shí)可確保焊接條件。超過(guò)這些限制的溫度或時(shí)間可能導(dǎo)致特性退化或破壞。
39.待機(jī)(ST):停止石英晶體諧振器振蕩和分頻的功能。削減振蕩器電路和分頻級(jí)消耗的電流。
ST引腳-高電平或開路:指定頻率輸出。ST引腳-低電平:輸出為高電平,時(shí)鐘停止。
由于振蕩停止,在時(shí)鐘輸出穩(wěn)定之前,存在最大10mS(0.3mSTEP)的延遲。如果ST也降為低電平,則輸出為高阻抗,但由于同樣的原因重啟功能后輸出也不穩(wěn)定。
40.儲(chǔ)存溫度(Tstg):放電狀態(tài)的最大絕對(duì)額定值(無(wú)電壓,電流或功率輸入)。暴露于該溫度以上的溫度可能導(dǎo)致特性降解或破壞。為確保精確度,盡可能在室溫下儲(chǔ)存。
41.TCXO晶振:溫度補(bǔ)償晶體振蕩器。具有附加電路的振蕩器,其包含反饋回路,其中溫度的變化由電壓的變化反映,其反過(guò)來(lái)改變頻率以補(bǔ)償溫度變化。
42.VCXO晶振:壓控晶體振蕩器。具有附加電路的振蕩器允許通過(guò)改變外部電壓來(lái)改變頻率.
“推薦閱讀”
【責(zé)任編輯】:億金電子版權(quán)所有:http://www.gshqh.cn轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處