詳細(xì)解讀石英晶體諧振器常用參數(shù)
來(lái)源:http://m.wyss.net.cn 作者:jinluodz 2014年06月17
隨著石英晶振的廣泛應(yīng)用,市場(chǎng)對(duì)晶振的需求也隨之增長(zhǎng)。有些客戶(hù)采購(gòu)員或技術(shù)員對(duì)晶振了解的少之又少,很多時(shí)候雙方不能達(dá)成共同意見(jiàn)而導(dǎo)致客戶(hù)和晶振生產(chǎn)廠(chǎng)家造成損失,下面讓我們一起來(lái)了解石英晶振的相關(guān)參數(shù)。(pc:僅供相關(guān)人員參考。)
1、標(biāo)稱(chēng)頻率(F),標(biāo)稱(chēng)頻率又叫做標(biāo)稱(chēng)值。用以標(biāo)志或識(shí)別元件、器件的適當(dāng)近似值,其實(shí)晶體的實(shí)際頻率值都會(huì)有差別。
2、負(fù)載頻率(FL),在給定的負(fù)載電容條件下,測(cè)出的對(duì)應(yīng)頻率。一般是相對(duì)標(biāo)稱(chēng)頻率而言,單位用PPM表示。同一支產(chǎn)品在不同外接負(fù)載電容條件下,工作頻率不同,有時(shí)相差很大,因此外接負(fù)載電容不匹配,或電容精度太低,將導(dǎo)致工作頻率超出要求范圍而不能正常工作。
3、負(fù)載電容(CL),是用戶(hù)在線(xiàn)路設(shè)計(jì)時(shí)外加的有效外界電容,單位用PF表示??紤]到線(xiàn)路板的雜散電容和晶體本身形成的電容,在理論計(jì)算出的電容值基礎(chǔ)上需加3~5PF。在要求廠(chǎng)家制作石英晶體時(shí)必須確定此參數(shù),否則會(huì)影響正常使用。
4、頻率公差,指在常溫(25℃±2℃)條件下相對(duì)標(biāo)稱(chēng)頻率允許的晶體頻率散差范圍,單位用PPM表示,客戶(hù)可根據(jù)線(xiàn)路設(shè)計(jì)目標(biāo)需要進(jìn)行選擇。
5、諧振電阻(RR),石英晶體工作在諧振頻率時(shí)的電阻,單位用Ω表示。
6、振動(dòng)模式,是基頻還是泛音晶體,若是泛音晶體只有奇次泛音,沒(méi)有偶次,如3、5、7等。
7、激勵(lì)功率(DL),指施加給石英晶體工作時(shí)提供的驅(qū)動(dòng)功率,單位用μW表示。功率不宜太小,否則不易起振,但也不能太大,易激起其它雜波甚至產(chǎn)生不可逆頻率變化,一般在10~100μW范圍內(nèi)差別不大。
8、溫度特性,在指定溫度范圍內(nèi)頻率或電阻變化達(dá)到要求范圍。頻率變化是相對(duì)值,是該只晶體隨溫度的變化相對(duì)于常溫條件下的變化值,用PPM表示。電阻是絕對(duì)值,用Ω表示。
9、切型,指晶片相對(duì)于晶體結(jié)晶軸的取向。如果沒(méi)有特殊標(biāo)明一般指AT切型,AT切型具有頻率范圍寬,壓電活力高,在寬溫度范圍內(nèi)頻率濕度特性好,晶片加工方便等優(yōu)點(diǎn),而被廣泛使用。
10、品質(zhì)因數(shù)Q值,Q值反映晶體性能好壞,單位有K表示。等效電阻大時(shí)Q值就低,功率消耗也大,而且還會(huì)導(dǎo)致頻率不穩(wěn)定,故Q值越大,頻率越穩(wěn)定。
11、DLD,在給定的激勵(lì)功率范圍內(nèi),測(cè)出的電阻或頻率的變化值。主要用來(lái)衡量石英晶體材料和制造工藝的穩(wěn)定性。常用的幾個(gè)參數(shù)指標(biāo):DLD2、RLD、FDLD。
DLD2,在給定的激勵(lì)功率范圍內(nèi),測(cè)出的最大諧振電阻與最小諧振電阻之間的差值。即:DLD2=MaxR-MinR,單位用Ω表示。
RLD,在給定的激勵(lì)功率范圍內(nèi),測(cè)出的最大電阻值。即:RLD2=MaxR,單位用Ω表示。
FDLD,在給定的激勵(lì)功率范圍內(nèi),測(cè)出的最大串聯(lián)諧振頻率與最小串聯(lián)諧振頻率之間的差值。即:FDLD=MaxFr-MinFr,單位用PPM表示。
12、靈敏度(TS),表示頻率隨負(fù)載電容變化的變化值,單位用PPM/PF表示,負(fù)載電容越小,Ts越大,頻率受外界雜散電容影響變化越大。
13、頻率拉牽(DFL),表示同一只晶體從一個(gè)負(fù)載電容調(diào)整到另一個(gè)負(fù)載電容時(shí)頻率的變化值。單位用PPM表示。
13、寄生,在主振頻率一定頻率范圍內(nèi)振動(dòng)雜波。常用的幾個(gè)衡量指標(biāo):SPFR、SPUR、SPDB。
14、寄生頻率(SPFR),在指定的頻率范圍內(nèi)寄生電阻最小的頻率。單位用PPM表示。
寄生電阻(SPUR),在指定的頻率范圍內(nèi)寄生電阻最小的電阻,單位用Ω表示。
寄生dB值(SPDB),在用12.5Ω測(cè)試頭測(cè)出的最小寄生電阻波峰相對(duì)主振波峰之間的差值,單位用dB表示。
在測(cè)量寄生波時(shí)掃描點(diǎn)數(shù)不能太少,否則有的寄生波掃描不出來(lái),另外掃描頻率范圍也不要太寬,如果寄生振動(dòng)離主振頻率較遠(yuǎn)一般構(gòu)不成威脅,一定注意在主振頻率負(fù)頻方向不要出現(xiàn)寄生波,否則設(shè)計(jì)上就存在問(wèn)題。
上述常規(guī)格參數(shù)基本就確定了石英晶體的電氣性能要求,如果沒(méi)有特殊要求,沒(méi)必要把所有的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定,但一定要指明幾個(gè)主要參數(shù),標(biāo)稱(chēng)頻率,負(fù)載電容、頻率公差、切型、振動(dòng)模式、激勵(lì)功率和溫度特性要求。
2、負(fù)載頻率(FL),在給定的負(fù)載電容條件下,測(cè)出的對(duì)應(yīng)頻率。一般是相對(duì)標(biāo)稱(chēng)頻率而言,單位用PPM表示。同一支產(chǎn)品在不同外接負(fù)載電容條件下,工作頻率不同,有時(shí)相差很大,因此外接負(fù)載電容不匹配,或電容精度太低,將導(dǎo)致工作頻率超出要求范圍而不能正常工作。
3、負(fù)載電容(CL),是用戶(hù)在線(xiàn)路設(shè)計(jì)時(shí)外加的有效外界電容,單位用PF表示??紤]到線(xiàn)路板的雜散電容和晶體本身形成的電容,在理論計(jì)算出的電容值基礎(chǔ)上需加3~5PF。在要求廠(chǎng)家制作石英晶體時(shí)必須確定此參數(shù),否則會(huì)影響正常使用。
4、頻率公差,指在常溫(25℃±2℃)條件下相對(duì)標(biāo)稱(chēng)頻率允許的晶體頻率散差范圍,單位用PPM表示,客戶(hù)可根據(jù)線(xiàn)路設(shè)計(jì)目標(biāo)需要進(jìn)行選擇。
5、諧振電阻(RR),石英晶體工作在諧振頻率時(shí)的電阻,單位用Ω表示。
6、振動(dòng)模式,是基頻還是泛音晶體,若是泛音晶體只有奇次泛音,沒(méi)有偶次,如3、5、7等。
7、激勵(lì)功率(DL),指施加給石英晶體工作時(shí)提供的驅(qū)動(dòng)功率,單位用μW表示。功率不宜太小,否則不易起振,但也不能太大,易激起其它雜波甚至產(chǎn)生不可逆頻率變化,一般在10~100μW范圍內(nèi)差別不大。
8、溫度特性,在指定溫度范圍內(nèi)頻率或電阻變化達(dá)到要求范圍。頻率變化是相對(duì)值,是該只晶體隨溫度的變化相對(duì)于常溫條件下的變化值,用PPM表示。電阻是絕對(duì)值,用Ω表示。
9、切型,指晶片相對(duì)于晶體結(jié)晶軸的取向。如果沒(méi)有特殊標(biāo)明一般指AT切型,AT切型具有頻率范圍寬,壓電活力高,在寬溫度范圍內(nèi)頻率濕度特性好,晶片加工方便等優(yōu)點(diǎn),而被廣泛使用。
10、品質(zhì)因數(shù)Q值,Q值反映晶體性能好壞,單位有K表示。等效電阻大時(shí)Q值就低,功率消耗也大,而且還會(huì)導(dǎo)致頻率不穩(wěn)定,故Q值越大,頻率越穩(wěn)定。
11、DLD,在給定的激勵(lì)功率范圍內(nèi),測(cè)出的電阻或頻率的變化值。主要用來(lái)衡量石英晶體材料和制造工藝的穩(wěn)定性。常用的幾個(gè)參數(shù)指標(biāo):DLD2、RLD、FDLD。
DLD2,在給定的激勵(lì)功率范圍內(nèi),測(cè)出的最大諧振電阻與最小諧振電阻之間的差值。即:DLD2=MaxR-MinR,單位用Ω表示。
RLD,在給定的激勵(lì)功率范圍內(nèi),測(cè)出的最大電阻值。即:RLD2=MaxR,單位用Ω表示。
FDLD,在給定的激勵(lì)功率范圍內(nèi),測(cè)出的最大串聯(lián)諧振頻率與最小串聯(lián)諧振頻率之間的差值。即:FDLD=MaxFr-MinFr,單位用PPM表示。
12、靈敏度(TS),表示頻率隨負(fù)載電容變化的變化值,單位用PPM/PF表示,負(fù)載電容越小,Ts越大,頻率受外界雜散電容影響變化越大。
13、頻率拉牽(DFL),表示同一只晶體從一個(gè)負(fù)載電容調(diào)整到另一個(gè)負(fù)載電容時(shí)頻率的變化值。單位用PPM表示。
13、寄生,在主振頻率一定頻率范圍內(nèi)振動(dòng)雜波。常用的幾個(gè)衡量指標(biāo):SPFR、SPUR、SPDB。
14、寄生頻率(SPFR),在指定的頻率范圍內(nèi)寄生電阻最小的頻率。單位用PPM表示。
寄生電阻(SPUR),在指定的頻率范圍內(nèi)寄生電阻最小的電阻,單位用Ω表示。
寄生dB值(SPDB),在用12.5Ω測(cè)試頭測(cè)出的最小寄生電阻波峰相對(duì)主振波峰之間的差值,單位用dB表示。
在測(cè)量寄生波時(shí)掃描點(diǎn)數(shù)不能太少,否則有的寄生波掃描不出來(lái),另外掃描頻率范圍也不要太寬,如果寄生振動(dòng)離主振頻率較遠(yuǎn)一般構(gòu)不成威脅,一定注意在主振頻率負(fù)頻方向不要出現(xiàn)寄生波,否則設(shè)計(jì)上就存在問(wèn)題。
上述常規(guī)格參數(shù)基本就確定了石英晶體的電氣性能要求,如果沒(méi)有特殊要求,沒(méi)必要把所有的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定,但一定要指明幾個(gè)主要參數(shù),標(biāo)稱(chēng)頻率,負(fù)載電容、頻率公差、切型、振動(dòng)模式、激勵(lì)功率和溫度特性要求。
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