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石英晶体技术指标

2018/06/19201 作者:佚名
导读: 常规指标 ·标称频率:晶体元件规范所指定的频率。·调整频差:基准温度时,工作频率相对于标称频率的最大允许偏离。常用ppm(1/10)表示。·温度频差:在整个温度范围内工作频率相对于基准温度时工作频率的允许偏离。常用ppm(1/10)表示。·谐振电阻(Rr):晶体元件在串联谐振频率Fr时的电阻值。·负载电容(CL): 与晶体元件一起决定负载谐振频率FL的有效外界电容·静态电容(C0)

常规指标

·标称频率:晶体元件规范所指定的频率。

·调整频差:基准温度时,工作频率相对于标称频率的最大允许偏离。常用ppm(1/10)表示。

·温度频差:在整个温度范围内工作频率相对于基准温度时工作频率的允许偏离。常用ppm(1/10)表示。

·谐振电阻(Rr):晶体元件在串联谐振频率Fr时的电阻值。

·负载电容(CL): 与晶体元件一起决定负载谐振频率FL的有效外界电容

·静态电容(C0)

等效电路静态臂里的电容。它的大小主要取决于电极面积、晶片厚度和晶片加工工艺。它的常用计算公式为:

C0=KC0×Ae×F0+C常数

KC0--电容常数,其取值与装架形式、晶片形状有关;

Ae--电极面积,单位mm;

F0--标称频率,单位KHz;

C常数--常数,单位pF;

·动态电容(C1)

等效电路中动态臂里的电容。它的大小主要取决于电极面积,另外还和晶片平行度、微调量的大小有关。它的常用公式为:

C1=KC1×Ae×F0+C常数

KC1--电容常数;

Ae--电极面积,单位mm;

F0--标称频率,单位KHz;

C常数--常数,单位pF;

·动态电感(L1)

等效电路中动态臂里的电感。动态电感与动态电容是一对相关量,它的常用公式为:

L1=1/(2πF0)2C1 (mH)

·串联谐振频率(Fr)

晶体元件电气阻抗为电阻性的两个频率中较低的一个。

·负载谐振频率(FL)

晶体元件与一负载电容串联或并联,其组合阻抗为电阻性的两个频率中的一个频率。

·品质因数(Q)

品质因数又称机械Q值,它是反映谐振器性能好坏的重要参数,它与L1和C1有如下关系

Q=wL1/Rr=1/wRrC1

如上式,R1越大,Q值越低,功率耗散越大,而且还会导致频率不稳定。反之Q值越高,频率越稳定。

·相对负载频率偏置(DL)

晶体负载谐振频率相对于串联谐振频率的变化量DL=(FL-Fr)/Fr,可由下式近似计算:

DL≈C1/2(C0+CL)

·相对频率牵引范围(DL1,L2)

晶体在两个固定负载间的频率变化量。

D(L1,L2)=│(FL1-FL2)/Fr│=│C1(CL2-CL1)/2(C0+CL1)(C0+CL2)│

·牵引灵敏度(TS)

晶体频率在一固定负载下的变化率 。

TS≈-C1 *1000/2*(C0+CL)2

·激励电平相关性(DLD)

由于压电效应,激励电平强迫谐振子产生机械振荡,在这个过程中,加速度功转化为动能和弹性能,功耗转化为热。后者的转换是由于石英谐振子的内部和外部的摩擦所造成的。

摩擦损耗与振动质点的速度有关,当震荡不再是线性的,或当石英振子内部或其表面及安装点的拉伸或应变、位移或加速度达到临界时,摩擦损耗将增加。因而引起频率和电阻的变化。

加工过程中造成DLD不良的主要原因

--谐振子表面存在微粒污染。主要产生原因为生产环境不洁净或非法接触晶片表面;

--谐振子的机械损伤。主要产生原因为研磨过程中产生的划痕。

--电极中存在微粒或银球。主要产生原因为真空室不洁净和镀膜速率不合适。

--装架是电极接触不良;

--支架、电极和石英片之间存在机械应力。

·寄生响应

所有晶体元件除了主响应(需要的频率)之外,还有其它的频率响应。减弱寄生响应的办法是改变晶片的几何尺寸、电极,以及晶片加工工艺,但是同时会改变晶体的动、静态参数。

·寄生响应的测量

⑴SPDB 用DB表示Fr的幅度与最大寄生幅度的差值;

⑵SPUR在最大寄生处的电阻;

⑶SPFR 最小电阻寄生与谐振频率的距离,用Hz或ppm表示。

*文章为作者独立观点,不代表造价通立场,除来源是“造价通”外。
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