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晶體單元在電路中的工作方式是什么, 溫度頻率特性又是什么
晶體單元在電路中的工作方式是什么, 溫度頻率特性又是什么
一顆晶振有數十種性能,比如老化特性,相位噪聲,頻率衰減特性等等都是晶振產品所具備的性能特性,不過往往用戶關心的性能就僅僅是頻率,負載,頻率容差,尺寸等較為基礎的性能;當然,對于一些特殊用戶來說,有時候工作溫度也是較為關鍵的選型標準,像有源方面的就需要確定工作電壓等參數,但是了解晶體單元的工作方式和溫度頻率特性也是相當有必要的,這樣有助于更好的運用晶振產品.
眾所周知,晶體單元也就是晶振產品,是頻率控制元器件,主要作用是應用在電子產品上作為時鐘源(也就是提供頻率信號),它的輸出頻率穩定性關系到了整個模塊乃至整個設備的穩定性.所以根據性能不同,晶振產品也分出了三六九等,其中無源晶振性能較差,高級有源晶振性能較穩定.但是你知道晶體單元在電路中的工作方式是什么樣的嗎,又有哪幾種呢?我們時常說的溫度頻率特性又代表的是什么意思呢?
首先來看一下晶體單元在電路中的工作方式:
晶體單元可用于電路中,以串聯或并聯兩種模式工作.
1)串聯諧振:在串聯諧振下工作的晶體單元在電路中呈現電阻性,并且晶體單元的值幾乎等于運動電阻R1.除非指定了負載能力,否則大多數晶體都是在串聯諧振下制造的.
2)并聯諧振:在并聯諧振下工作的晶體在電路中表現出電感性.石英晶振頻率將由晶體的等效電參數和負載電容CL決定,而負載電容CL是在振蕩器電路中使用時確定晶體單元“條件”的一個因素.在普通的振蕩電路中,晶體單元在其起感應電抗作用的范圍內使用.
換句話說,當從晶體單元的兩個端子觀看振蕩電路時,該振蕩電路可以表示為負電阻-R和電容CL的串聯電路.那時該電容稱為負載電容,負載電容之間的關系小,頻率變化量大,并且當負載電容增加時,頻率變化降低.如果減小電路中的負載電容以確保較大的振蕩頻率余量,則即使電路中的變化很小,頻率穩定性也會受到很大影響.負載能力可以從數據表上指定的標準值中進行選擇.
其次則是頻率-溫度特性,晶振的這一特性其實和頻率公差是差不多的,甚至它們所使用的的單位都是一樣的;只是這兩個參數性能的本質或者說的環境因素不相同;頻率公差是晶振產品在常溫下(通常情況下是25℃)的頻率穩定度,而頻率-溫度特性則是代表頻率穩定性隨溫度變化而變化的變化特性.
要使用晶體單元作為振蕩器,要求其振蕩頻率對溫度變化穩定.石英貼片晶振具有晶體學軸,并且根據相對于晶體學軸的切割角度及其相關的振動模式定義晶體切割.最常用的AT切割晶體單元的頻率-溫度特性由三次曲線表示.(見上圖)在給定的工作溫度范圍內,以一定角度切割石英晶片,以獲得所需的頻率公差.然而,實際上,由于在后續過程中切割和拋光精度的結果,表觀切割角度可能會有一些偏差.因此,需要優化處理精度.
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