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石英晶體諧振器
鎖定
- 中文名
- 石英晶體諧振器
- 外文名
- Quartz crystal resonator
- 又 稱
- 石英晶體
- 俗 稱
- 晶振
- 類 別
- 諧振元件
石英晶體諧振器基本概念
壓電效應:
作用:提供系統振盪脈衝,穩定頻率,選擇頻率.
石英晶體諧振器參數
b. 調整頻差:在規定條件下,基準温度時的工作頻率相對標稱頻率的最大偏離值.(ppm)
c. 温度頻差:在規定條件下,在整個工作温度範圍內,相對於基準温度時工作頻率的允許偏離值.
e. 負載電容: 是指與晶振一起決定負載諧振頻率的有效外界電容.常用標準值有:12pF 、 16pF 、 20pF 、 30pF.
石英晶體諧振器分類
石英晶體諧振器產品型號(9張)
石英晶體諧振器泛音
上圖顯示了石英諧振器的模態譜,包括基模,三階泛音,5 階泛音和一些亂真信號響應,即寄生模。在振盪器應用上,振盪器總是選擇最強的模式工作。一些干擾模式有急劇升降的頻率—温度特性。有時候,當温度發生改變,在一定温度下,寄生模的頻率與振盪頻率一致,這導致了“活動性下降”。在活動性下降時,寄生模的激勵引起諧振器的額外能量的消耗,導致Q 值的減小,等效串聯電阻增大及振盪器頻率的改變。當阻抗增加到相當大的時候,振盪器就會停止,即振盪器失效。當温度改變遠離活動性下降的温度時,振盪器又會重新工作。寄生模能有適當的設計和封裝方法控制。不斷修正電極與晶片的尺寸關係(即應用能陷原則),並保持晶片主平面平行,這樣就能把寄生模最小化。
石英晶體諧振器指標
頻率準確度:振盪器輸出頻率在室温(25℃±2℃)下相對於標稱頻率的偏差。
調整頻差:在指定温度範圍內振盪器輸出頻率相對於25℃時測量值的最大允許頻率偏差。
負載諧振頻率(fL):在規定條件下,晶體與一負載電容相串聯或相並聯,其組合阻抗呈現為電阻性時(產生諧振)的兩個頻率中的一個頻率。在串聯負載電容時,負載諧振頻率是兩個頻率中較低的一個,在並聯負載電容時,則是兩個頻率中較高的一個。
靜電容:等效電路中與串聯臂並接的電容,也叫並電容,通常用C0表示。
工作温度範圍:能夠保證振盪器輸出頻率及其化各種特性符合指標的温度範圍。
ft=±(fmax-fmin)/(fmax+fmin)
ftref=±MAX[|(fmax-fref)/fref|,|(fmin-fref)/fref|]
ft:頻率温度穩定度(不帶隱含基準度)
ftref:頻率温度穩定度(帶隱含基準温)
fmax :規定温度範圍內測得的最高頻率
fmin:規定温度範圍內測得的最低頻率
fref:規定基準温度測得的頻率
説明:採用ftref指標的晶體振盪器其生產難度要高於採用ft指標的晶體振盪器,故ftref指標的晶體振盪器售價較高。
負載電容系列:8PF 12PF 15PF 20PF 30PF 50PF 100PF
激勵電平:晶體工作時所消耗功率的表徵值。激勵電平可選值有:2mW、1mW、0.5mW、0.2mW、0.1mW、50μW、20μW、10μW、1μW、0.1μW 等
老化率:在確定時間內輸出頻率的相對變化。
石英晶體諧振器應用
石英晶體諧振器根據其外型結構不同可分為HC-49U、HC-49U/S、HC-49U/S·SMD、UM-1、UM-5及柱狀晶體等。
HC-49U/S適用於空間高度受到限制的各類薄型、小型電子設備及產品中。
HC-49U/S·SMD為準表面貼裝型產品,適用於各類超薄型、小型電腦及電子設備中。
UM系列產品主要應用於移動通訊產品中,如BP機、移動手機等。
1、 振動模式與頻率關係:
基頻 1~35MHz
3次泛音 10~75MHz
5次泛音 50~150MHz
7次泛音 100~200MHz
9次泛音 150~250MHz
2、 晶體電阻:對於同一頻率,當工作在高次泛音振動時其電阻值將比工作在低次振動時大。
"信號源+電平表"功能由網絡分析儀完成
Ri、R0:儀器內阻:一般為50Ω
R1--濾波器輸入端外接阻抗,阻抗值為匹配阻抗減去50Ω。
R2--濾波器輸出端外接阻抗,阻抗值為匹配阻抗減去50Ω。
在濾波器條件的匹配阻抗中有時有並接電容要求,應按上圖連接。
3、 工作温度範圍與温度頻差:在提出温度頻差時,應考慮設備工作引起的温升容限。當對温度頻差要求很高,同時空間和功率都允許的情況下,應考慮恆温工作,恆温晶體振盪器就是為此而設計的。
4、 負載電容與頻率牽引:在許多應用中,都有用一負載電抗元件來牽引晶體頻率的要求,這在鎖相環迴路及調頻應用中非常必要,大多數情況下,這個負載電抗呈容性,當該電容值為CL時,則相對負載諧振頻率偏移量為:DL=C1/[2(C0+CL)]。而以CL作為可調元件由DL1調至DL2時,相對頻率牽引為:
DL1,L2= C1(CL1-CL2)/[2(C0+CL1)(C0+CL2)]。
5、 負載電容的選擇:晶體工作在基頻時,其負載電容的標準值為20PF、30PF、50PF、100PF。而泛音晶體經常工作在串聯諧振,在使用負載電容的地方,其負載電容值應從下列標準值中選擇:8PF、12PF、15PF、20PF、30PF。
6、 激勵電平的影響:一般來講,AT切晶體激勵電平的增大,其頻率變化是正的。激勵電平過高會引起非線性效應,導致可能出現寄生振盪;嚴重熱頻漂;過應力頻漂及電阻突變。當激勵電平過低時則會造成起振阻力不易克服、工作不良及指標的不穩定。
7、 濾波電路中的應用:應用於濾波電路中時,除通常的規定外,更應注意其等效電路元件的數值和誤差以及寄生響應的位置和幅度,由於濾波晶體設計的特殊性,所以用户選購時應特別説明。
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