使用石英晶振,貼片晶振常用關鍵詞的定義
石英貼片晶振使用廣泛,遍布世界各個領域,有關晶振的參數性能很多人并不了解,億金電子針對石英晶振的各項參數規格,使用石英晶振,貼片晶振常用關鍵詞的定義,進行講解以幫助大家更好的知道晶振以及選擇晶振型號。
1.老化:石英晶體老化適用于頻率隨時間的累積變化,這導致晶體單元的工作頻率的永久變化。在運行的前45天內,晶振頻率變化率最快。老化中涉及許多相互關聯的因素,其中一些最常見的因素是:內部污染,驅動水平過高,石英晶振晶體表面變化,各種熱效應,導線疲勞和摩擦磨損。適當的電路設計結合了低工作環境,最小驅動電平和靜態預老化,將大大減少除最嚴重的老化問題之外的所有問題。
石英晶體老化速率的一個主要因素是封裝方法,因為石英晶體盒的密封會在晶體環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:數據傳輸的速度(一秒鐘內可以傳輸多少數據)
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晶體的機械共振來產生具有非常精確頻率的電信號。該頻率通常用于跟蹤時間(如在石英手表中),為數字集成電路提供穩定的時鐘信號,并穩定無線電發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,因此圍繞它們設計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。每年生產超過20億個晶體。大多數是用于消費設備的小型設備,如手表,鐘表,收音機,計算機和手機。在測試和測量設備中也可以找到石英晶體振蕩器,石英晶體,例如計數器,信號發生器和示波器。
4.分頻率:輸出頻率由內部IC分頻。
5.驅動級別:驅動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。額定或試驗水平是指定晶體的功率,任何與額定水平的偏差都會影響石英晶振,貼片晶振,石英晶體性能:因此,實際驅動水平應合理地復制指定的水平。AT切割晶體可以承受相當大的過載而不會造成物理損壞:但是,在過度驅動時電氣參數會降低。如果過載,低頻晶體(尤其是彎曲模式晶體)可能會破裂。對于基本模式晶體,驅動電平額定值范圍為100kHz以下5μW至1-30MHz區域約10mW。通常在30MHz以上使用的泛音晶體通常額定為1-2mW
最大驅動水平的一般表
頻率范圍
模式
驅動級別
高達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.等效串聯電容(C1):在串聯諧振頻率下,晶體諧振器的(等效)內部電荷電容分量的能量失真。
7.等效串聯電阻(ESR):從晶體的等效電路可以看出,存在參數R,其被定義為運動電阻。該值與晶體的Q因子和活性有直接關系。活動也可以稱為ESR或等效串聯電阻。ESR值越低,振蕩器電路中的振蕩幅度越高。ESR的實際值在某種程度上取決于使用中石英晶振,貼片晶振的負載能力,可通過以下公式計算:
ESR=R1(1+Co/CL)²W
在設計晶體振蕩器時考慮ESR值非常重要,因為具有高ESR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(周期)。頻率和周期之間的關系是:
fo(赫茲Hz)=1/T(秒)
1kHz=1ms,1MHz=1μS,1GHz=1nS
9.頻率容差精度(f/f):在環境溫度為25°C的特定條件下,實際(測量)頻率與標稱頻率的差值。
10.頻率穩定性(f/fo):在標準溫度和工作電壓范圍內,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環境溫度。以25°C的頻率為參考,響應環境溫度的頻率變化。
11.頻率電壓特性:以工作電壓范圍內的中心電壓輸出頻率為參考,輸出頻率變為電壓。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內部常數的變化。IC的影響更大。
12.基本模式:一次諧波晶體振動狀態。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。對于音叉型諧振器,第二個泛音大約是基波的六倍。
13.赫茲:赫茲相當于每秒周期數,以海因里希赫茲命名。赫茲(符號:Hz)是頻率的SI單位,定義為周期現象的每秒周期數。其最常見的用途之一是正弦波的描述,特別是用于無線電和音頻應用的那些。
在英語中,赫茲被用作單數和復數。作為SI單位,Hz可以作為前綴; 常用的倍數是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“每秒一個周期”(通常被計算的是一個完整的周期); 100Hz意味著“每秒100個周期”,依此類推。
14.絕緣電阻(IR):引線之間或引線和外殼封裝(導電封裝)之間的電阻。
15.抖動:抖動是高頻數字信號中脈沖某些方面的偏差或位移。偏差可以是幅度,相位定時或信號脈沖的寬度。另一個定義是它是“信號從其理想位置的周期頻率位移。”抖動的原因包括電磁干擾(EMI)和與其他信號的串擾。抖動會導致顯示器閃爍; 影響個人計算機中處理器按預期執行的能力; 在音頻信號中引入點擊或其他不期望的效果,以及在網絡設備之間丟失傳輸的數據。允許的抖動量在很大程度上取決于應用。
抖動是電子和電信中周期性信號的時間變化,通常與參考時鐘源有關。可以在諸如連續脈沖的頻率,信號幅度或周期信號的相位之類的特性中觀察到抖動。在幾乎所有通信鏈路(例如,USB,PCI-e,SATA,OC-48)的設計中,抖動是一個重要的,通常是不希望的因素。
抖動可以與所有時變信號相同的術語量化,例如RMS或峰峰值位移。與其他時變信號一樣,抖動可以用頻譜密度(頻率成分)表示。抖動周期是隨時間變化的信號特征的最大效應(或最小效果)的兩倍之間的間隔。抖動頻率,更常見的引用數字,是它的反轉。
16.負載電容(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的條件,并將確定輸出頻率。負載電容近似值:
CL=CGXCD/(CG+CD)+CS(CS=雜散電容)
17.最大驅動水平(GL):驅動級別的評級。在該水平上的電流或功率輸入可能導致特性退化或破壞。
18.最大電源電壓(V DD-GND):輸入電源引腳的最大額定值。輸入超過此值可能導致特性退化或破壞。
19.標稱頻率(f):晶體諧振器頻率的標稱值。
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,支持具有規格特性的連續工作。
23.起源頻率(fo):振蕩系統內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。電路將根據諧振器的類型和頻率而不同。
25.振蕩開始時間(Tosc):從開機到波形穩定的時間。但是,電壓上升時間取決于電源,因此時間是從一組特定的初始條件測量的。
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,因此禁用后的時鐘被清除與OE不同步(時鐘是連續的)。
28.輸出下降時間(tTHL):輸出波形從高電壓(高電平)變為低電壓(低電平)所需的時間。也稱為波形下降時間。
29.輸出頻率(fo):振蕩器電路或石英晶體振蕩器系統的輸出頻率。
30.輸出負載條件:可連接到石英晶體振蕩器的負載的類型和數量(功率)。
31.輸出上升時間(tTHL):輸出波形從低電壓(低電平)變為高電壓(高電平)所需的時間。也稱為波形上升時間。對于TTL,通常規定在0.4V和2.4V之間,對于CMOS,通常規定在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。最低頻率稱為基頻,可提供高達約45 Mhz的頻率。通過在奇數泛音,第3,第5,第7,第9和第11等處操作晶體并調諧電路以使晶體以其設計的泛音頻率振蕩,可以實現更高的頻率(超過300 MHz)。
泛音晶體經過特殊加工,可實現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,每個泛音約25kHz。
33.可調性:晶體的可牽引性是指以并聯模式工作的晶體,并且是作為負載電容的函數的頻率變化的量度。對于希望通過切換各種負載電容值而用單晶實現多個工作頻率的電路設計者來說,可移動性非常重要。
34.石英:在長石之后,石英是地球大陸地殼中第二豐富的礦物。它由SiO4硅-氧四面體的連續框架組成,每個氧在兩個四面體之間共享,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,因此工業中使用的大部分石英都是合成的。通過水熱法在高壓釜中生產大而無瑕疵的未加工晶體。雖然這些仍然通常被稱為石英,但這種材料的正確術語是二氧化硅。
35.Q因子:在物理學和工程學中,品質因數或Q因子是無量綱參數,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于其中心頻率的帶寬。Q越高表示相對于振蕩器的存儲能量,能量損失率越低; 振蕩消失得更慢。懸掛在高質量軸承上的擺錘在空氣中擺動時具有較高的Q值,而浸入油中的擺錘則較低。具有高品質因數的振蕩器具有低阻尼,因此振鈴時間更長。
振蕩器的品質因數因系統而異。阻尼很重要的系統(例如阻止門砰地關閉的阻尼器)Q=1/2。需要強共振或高頻穩定性的時鐘,激光器和其他諧振系統需要高質量因素。調諧叉具有Q=1000左右的品質因數。原子鐘和一些高Q激光器的品質因數可高達1011或更高。
36.推薦的驅動級別:激勵水平,以獲得最佳振蕩特性。
37.分流電容(Co):晶體振蕩器中2個電極之間的電荷電容。
38.焊接條件:安裝時可確保焊接條件。超過這些限制的溫度或時間可能導致特性退化或破壞。
39.待機(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,時鐘停止。
由于振蕩停止,在時鐘輸出穩定之前,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定。
40.儲存溫度(Tstg):放電狀態的最大絕對額定值(無電壓,電流或功率輸入)。暴露于該溫度以上的溫度可能導致特性降解或破壞。為確保精確度,盡可能在室溫下儲存。
41.TCXO晶振:溫度補償晶體振蕩器。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,其反過來改變頻率以補償溫度變化。
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改變外部電壓來改變頻率.