晶體元件的主要參數(shù)

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1、晶體元件的主要參數(shù)

2、第11.1等效電路作為一個電氣元件，晶體是由一選定的晶片，連同在石英上形成電場能夠?qū)щ姷碾姌O及防護(hù)殼罩和內(nèi)部支架裝置所組成。晶體諧振器的等效電路圖見圖1。等效電路由動態(tài)參數(shù)L1、C1、R1和并電容C0組成。這些參數(shù)之間都是有聯(lián)系的，一個參數(shù)變化時可能會引起其他參數(shù)變化。而這些等效電路的參數(shù)值跟晶體的切型、振動模式、工作頻率及制造商實施的具體設(shè)計方案關(guān)系極大。下面的兩個等式是工程上常用的近似式：角頻率ω=1/500)this.style.ouseg(this)">品質(zhì)因數(shù)Q=ωL1/R1其中L1為等效動電感，單位mHC1為等效電容，也叫動態(tài)電容，單位fFR1為等效電阻

3、，一般叫諧振電阻，單位Ω圖2、圖3、圖4給出了各種頻率范圍和各種切型實現(xiàn)參數(shù)L1、C1、R1的范圍。500)this.style.ouseg(this)">圖2常用切型晶體的電感范圍圖3常用切型的電容范圍對諧振電阻來說，供應(yīng)商對同一型號的任何一批中可以有3：1的差別，批和批之間的差別可能會更大。對于一給定的頻率，采用的晶體盒越小，則R1和L1的平均值可能越高。1.2晶體元件的頻率，晶體元件的頻率通常與晶體盒尺寸和振動模式有關(guān)。一般晶體尺寸越小可獲得的最低頻率越高。晶體盒的尺寸確定了所容納的振子的最大尺寸，在選擇產(chǎn)品時應(yīng)充分考慮可實現(xiàn)的可能性，超出這個可能范圍，成本會急劇增加或成為不可能

4、,當(dāng)頻率接近晶體盒下限時,應(yīng)與供應(yīng)商溝通。下表是不同晶體盒可實現(xiàn)的頻率范圍。500)this.style.ouseg(this)">　圖4充有一個大氣壓力氣體（90%氮、10%氦）的氣密晶體元件的頻率、切型和電阻范圍晶體盒型號振動模式頻段（MHz）HC-49UAT基頻1.8432-30BT基頻20-40AT三次泛音20-85AT五次泛音50-180HC-49SAT基頻3.579-30AT三次泛音20-65AT五次泛音50-150SMD7×5AT基頻6-40AT三次泛音33-100AT五次泛音50-180SMD6×3.5AT基頻8-40AT三次泛音35-100AT五次泛音50-180SM

5、D5×3.2AT基頻12-45AT三次泛音35-100AT五次泛音60-1801.3頻差規(guī)定工作溫度范圍及頻率允許偏差。電路設(shè)計人員可能只規(guī)定室溫頻差，但對于在整個工作溫度范圍內(nèi)要求給定頻差的應(yīng)用，除了給定室溫下的頻差還應(yīng)給出整個工作溫度范圍內(nèi)的頻差。給定這個頻差時，應(yīng)充分考慮設(shè)備引起溫升的容限。通常有兩種方法規(guī)定整個工作溫度范圍的頻差。1）規(guī)定總頻差如從-10℃—+85℃，總頻差為±50×10-6，通常這種方法一般用于具有較寬頻差而不采用頻率微調(diào)的應(yīng)用場合。2）規(guī)定下列部分頻差基準(zhǔn)溫度下的頻差為±10×10-6在-30—+60℃溫度范圍內(nèi)，相對于基準(zhǔn)溫度實際頻率的頻差±20×10-6

6、，這種方法常用于較嚴(yán)頻差，*頻率牽引來消除基準(zhǔn)溫度下的頻差的場合。對于溫度曲線為拋物線的BT切晶體，可以規(guī)定基準(zhǔn)溫度下的頻差為正公差，如+20×10-6。一般來講,應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)的要求來確定晶體元件的工作范圍及頻率允許偏差。1.4頻率溫度特性頻率溫度特性隨所用的振動模式不同其變化相當(dāng)大，圖5給出了常用切型的頻率溫度特性關(guān)系的理論曲線。常用的晶體諧振器主要是AT切的BT切型，由于AT切的溫度頻差更容易控制，因此溫度頻差要求較嚴(yán)的晶體多選用AT切晶體，圖6給出了比較完整的一系列AT切晶體的頻率溫度特性的理論曲線。這些曲線表明，可以選定特定的角度范圍來保證在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)得到規(guī)定的性能。實際

7、上由于設(shè)計制造的多種限制，這些理論曲線僅供做為指導(dǎo)性資料。應(yīng)當(dāng)說明的是在選擇較小的溫度頻差時需要付出較高的代價。對于一般用作數(shù)字電路（如PC）時鐘的應(yīng)用場合，±30×10-6、、±50×10-6的溫度頻差已經(jīng)足夠了，只有在通信系統(tǒng)和精確計時基準(zhǔn)的應(yīng)用時才會考慮更嚴(yán)的溫度頻差。圖7表明了AT切晶體當(dāng)規(guī)定特別小溫度頻差時所花費(fèi)的代價。過嚴(yán)的頻差會導(dǎo)致制造成本的增加，設(shè)計人員應(yīng)充分評估所需的頻差范圍。500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">圖7AT切晶體元件頻率允許

8、偏差/溫度范圍的難度情況1.5激勵電平的影響實際上，所有晶體元件的頻率都在一定程度上隨激勵電平變化而變化(微量變化)，一般來說，AT切晶體的頻率會隨激勵電平增大而略有升高。過高的激勵電平會導(dǎo)致諧振器溫度特性的畸變，并激活寄生模。過高的激勵使晶體發(fā)熱和應(yīng)力過大，從而產(chǎn)生不可逆的頻率漂移。非常低的激勵電平（數(shù)微瓦或更低）下，晶體元件的諧振電阻可能比在額定激勵電平下電阻值高很多，以致使振蕩器越振越困難。這種效應(yīng)經(jīng)過一段非工作狀態(tài)的貯存后會加劇，這就是