工艺技术

应用注释

■ 石英晶体

石英晶体表面,当作用于机械力时,其产生表面电荷,这个现象为压电效应。当用电极作用时,产生压电响应,可以表示为如图的等效电路。见图1.(figure 1)

 

 

 


■ 振动模式

振动模式有AT切割方式,为基频或谐波第三、第四~第九等泛音模式等。

 


■ 调整频差(25℃)

调整频差指(25℃)最低和最高允许偏离目标值的偏差,通常用±ppm百万分之一表示。

 


■ 温度频差(25℃)

频率稳定度的频率偏移量,在工作温度范围内发生了偏差,如负载规定的工作条件、频率电容和驱动电平等,温度是对晶体频率产生的影响程度。

 
■ 等效电阻

等效电阻是晶体电路内的共振现象体现的电阻,ESR的公式为Equation (1)

 


■ 静态电容

静态电容(并联电容C0)是晶体两端并联电容。一般表贴较小为4pf典型值,其他为6.0pf。

 


■ 负载电容

负载电容是与晶体器件、制造商可以确定的负载谐振频率fL的有效外接电容。如f 30,为晶体的谐振频率与30 pf的电容匹配。

 


■ 动态电容
  动态电容(串联电容C1)是等效电路中动态(串联)臂的电容。主要由电极大小

和形状决定设计参数,其最大和最小值,C1可以物理设计限制,从而相对对振动

模式和标称频率的限制,L1通常不定的,其计算公式为:

 

■ 储存温度范围

  储存温度范围是晶体环境的最低和最高温度下,器件应无性能退化或损坏的极限。

 


■ 负载电容的频率牵引灵敏度

  频率的变化,牵引使其负载电容有相应的变化,频率牵引灵敏度是静态电容C0)和动态电容C1的函数。感应谐振电路中,谐振的变化发生相应的频率变化,从而改变晶体牵引度的变化,见图2(figure 2).

其计算公式为:

同样的晶体在三次泛音模式下,将大大减少动态电容,C1大约为1/9的基频。

 



■ 寄生波

  通常不希望操作模式中发生寄生波振荡,特别是在最大

分贝或数倍的等效电阻时。在频率范围内,通常振荡响应中,有必要控制寄生波振荡,见图3(figure 3)。晶体电极的设计的偏大,可能产生寄生波振荡,一般2:1或3分贝的电阻配置,是可以满足要求。

 



■ 老化

  老化是晶体器件在工作频率超过一定的时间会产生变化。通常每年以ppm表示最大值,典型的以± 5ppm的每年最高值表示。

 


■ 激励电平相关性

  DLD激励电平相关性是指晶体器件的谐振电阻随激励电平条件的改变而变化的效应。以激励电平与对应的电阻之比来确定。通常额定功率下的电阻为用户定义范围。其相关性反应晶体内部的洁净度。

 


晶体振荡器

  晶体振荡器是一个定时装置和振荡电路组成,输出特定的频率波形。将晶体振荡器接入放大电路中,小的能量大量反馈到晶体,产生振荡,其振荡电路起到稳定频率的作用。见图4(figure 4)

 


■ 输入电流


   输入电流(ICC)指不带负载时,测量端与接地的电流。

 


输入电压

  输入电压(VDC)指测量端与接地的安全电压。

 


 对称性(占空比)

  对称性是指逻辑电平“1”的状态下,以测量时间对称的输出波形,周期以百分比表示。典型对称偏差40/60%, 严谨的对称偏差45/55%。


 


上升和下降时间

  上升时间为逻辑输出“0”~“1”电平变化过程的时间。下降时间为逻辑输出“1”~“0”电平变化过程的时间。上升和下降时间为最大过程时间,以纳秒(ns)计量。见图5(figure 5)


输出负载


   输出负载是驱动振荡输出的最大负载。输出负载

是确定的数值,典型的负载电路或门电路。HCMOS

负载通常为电容负载。TTL负载为门电路数。

 



启动时间

  
   启动时间就是延时时间,振荡启动直到振幅功率的完

全输出。启动时间的改变从微妙到毫秒,取决于频率。专

用集成电路的速度和逻辑。见图6(figure 6.)

 



电压控制晶体振荡器


   VCXO是晶体振荡器,用户可以改变电压来控制输出

频率。引脚1

 



温度补偿晶体振荡器
   TCXO是晶体振荡器,用网络温度补偿。典型的晶体振荡

器的频差能够用±0.5ppm~±5.0ppm进行补偿,TCXO网络包括了一个微调电容,可以进行补偿振荡器的老化漂移和调整振荡器的频率精度。


三态
  用于三态的振荡器,允许输出置于高阻抗状态,无振荡输出。此功能激活的逻辑控制电压端为振荡器引线1

陶瓷谐振器
  陶瓷谐振器是介于石英晶体振荡器与LC/RC电路振荡器精度之间,陶瓷谐振器机械共振取决于压电晶体的结构。这些材料(通常是钛酸钡或铅锆、钛酸)具有较大的电极耦合作用,因外加电场可使晶体的振荡产生失真。

频率稳定度

  超过25℃以上允许的最大频率偏差,即(-20℃ to +80℃.)典型测量频率稳定性为±0.3%(±3000ppm)。

调整频差

  在室温下标称频率允许发生的偏差。

等效电路

    等效电路类似于石英晶体等效电路,即电路由L1, C1,R1 串联与C0 并联构成。

 

滤波器

    滤波器是指相关频率经组件或网络放大器的响应特性,产生所需的频率。在理论上,任何谐振元件是一个过滤器,振荡器只是一个特定的放大器有谐振器的反馈控制。晶体过滤器被广泛应用于移动通信系统,移动电话和无绳电话。

 

单片滤波器

  严格的说一个单片滤波器,其所有元件都在石英晶片中形成。

 

通带宽度

  频率通带是指衰减量等于或小于对应的衰减dB数(最小值)。

 

阻带宽度

  频率通带是指衰减量等于或大于对应的衰减dB数(最大值)。

 

纹波

在通过带内衰减的最小与最大的差值。

 

终端阻抗

一个信号阻抗和负载阻抗过滤器。

 

杂散响应

最小的衰减在阻带中额外的一般反应,杂散响应频率通常比中心频率高。

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