晶振名詞解釋23 May 2019

晶振簡(jiǎn)單說明

公稱頻率及容許誤差(NominalFrequencyandTolerance)

在正確的振蕩線路匹配下,從振蕩線路輸出的頻率,稱之為“公稱頻率(nominalfrequency)”.頻率單位為MHz或KHz.實(shí)際的批量生產(chǎn)及振蕩線路應(yīng)用上,產(chǎn)品在室溫環(huán)境(25°)中都會(huì)有一些相對(duì)于中心頻率的頻率散布誤差.這類型的頻率容許誤差的最大散布值,一般是以ppm(partspermillion)或%(percent)來表示.

頻偏誤差的計(jì)算公式如下：頻偏誤差=（量測(cè)頻率值–中心頻率值）/中心頻率值x1,000,000（得出的單位為ppm）。

例如FC-12M的32.768kHz晶振，誤差為20ppm，則說明最差情況下誤差頻率為32.768kHz*20/1000000=0.65536Hz。

1天需要振蕩24x60x60x32768次，如果出現(xiàn)偏差則1天多振蕩24x60x60x0.65536次，則是多了1.728s。

也可以這樣計(jì)算：24x60x60x20ppm=1.728s。

基本波振蕩及倍頻振蕩模態(tài)(FundamentalandOvertoneVibrationsMode)

在AT切割角度的石英晶體共振子主要是以厚度剪切振蕩模態(tài)存在.石英晶體在共振時(shí),除了基本波振蕩之外,高階的倍頻共振也與基本波振蕩同時(shí)存在于石英晶體的電極區(qū)域之間.但是,由于壓電材料的電極是電氣相位相反的振動(dòng)環(huán)境,所以,祇有奇數(shù)倍(oddnumber)的高頻倍頻可以發(fā)生,偶數(shù)倍(evennumber)的倍頻共振在石英晶體共振子是不會(huì)存在的.

負(fù)載電容(LoadCapacitance,CL)

振蕩線路上的”負(fù)載電容(loadcapacitance)”定義為:從石英晶體共振子的兩個(gè)端子看向振蕩線路所遭遇到的所有電容值.負(fù)載電容在線路上可以與石英晶體共振子以并聯(lián)(parallel)或以串聯(lián)(series)的方示連接.以并聯(lián)方式連接的振蕩線路中,負(fù)載電容(CL)的大小會(huì)影響公稱頻率的特性.這種負(fù)載電容并聯(lián)線路的共振頻率以fL表示.

頻率對(duì)溫度穩(wěn)定性(Frequency-TemperatureStability)

石英頻率因溫度變化而改變,這是因起于石英材料在各個(gè)坐標(biāo)軸向的熱膨脹系數(shù)不同,當(dāng)溫度變化時(shí),各軸向晶格距產(chǎn)生些許變化.當(dāng)引用不同的切割角度時(shí),不同振蕩模態(tài)的之變化也會(huì)不同.

以AT切割角度的厚度剪切振蕩模態(tài)的設(shè)計(jì),一般是采用攝氏25度作為參考溫度點(diǎn)的頻率來定義在工作環(huán)境溫度范圍內(nèi)的頻率變動(dòng)的穩(wěn)定性.在定義這項(xiàng)頻率對(duì)溫度穩(wěn)定性參數(shù)的同時(shí),也應(yīng)該一同規(guī)范出相對(duì)應(yīng)的工作環(huán)境

溫度范圍(OperationTemperatureRange)

石英頻率組件頻率對(duì)溫度穩(wěn)定性的特性,亦如同公稱頻率誤差一樣,是以ppm或是以%為計(jì)量單位.組件的頻率溫度特性曲線與石英的切割角度,振蕩模態(tài),表面處理及外型尺寸都有很大的關(guān)系.除此之外,振蕩線路上的負(fù)載電容(CL),驅(qū)動(dòng)功率(drivelevel)的特性,也會(huì)影響到振蕩線路輸出頻率對(duì)溫度變化的穩(wěn)定性.

等效串聯(lián)阻抗(EquivalentSeriesResistance,ESR)

當(dāng)石英晶體串聯(lián)振蕩在fs時(shí),C1及L1是相反相位而互相抵消,整個(gè)共振子的動(dòng)態(tài)支臂(motionalarm)的導(dǎo)納(admittance)是接近最小阻抗值R1.這時(shí)候整個(gè)石英晶體共振子的表現(xiàn)僅是一個(gè)電阻性的組件.電阻值R1是整個(gè)組件的機(jī)械性能量損耗.其中包含了石英材料,接著材料及封裝材料上所有的能量損耗.

動(dòng)態(tài)電容(MotionalCapacitanceC1)及動(dòng)態(tài)電感(MotionalInductanceL1)