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晶體諧振器的關鍵參數

發布時間: 2021/8/12 13:59:13 | 15 次閱讀

晶體諧振器就是指用石英材料做成的石英晶體諧振器,俗稱晶振;起產生頻率的作用,具有穩定,抗干擾性能良好的特點,廣泛應用于各種電子產品中。
1、標稱頻率
指晶體元件規范中所指定的頻率,即振蕩器輸出的中心頻率或頻率的標稱值。
2、調整頻差
在指定溫度范圍內,振蕩器輸出頻率相對于25℃時測量值的zui大允許頻率偏差,常用 ppm(1/106)表示。
3、溫度頻差
在標稱電源和負載下,工作在規定溫度范圍內的不帶隱含基準溫度或帶隱含基準溫度的zui大允許頻偏。常用 ppm(1/106)表示。

4、工作溫度范圍

能夠保證振蕩器輸出頻率及其化各種特性符合指標的溫度范圍。

5、老化率
指在恒定的環境條件下測量振蕩器頻率時,振蕩器頻率和時間之間的關系。這種長期頻率漂移是由石英晶體元件和貼片振蕩器電路元件的緩慢變化造成的,因此,其頻率偏移的速率叫老化率。
6、諧振電阻(Rr)
指晶體元件在諧振頻率處的等效電阻,當不考慮 C0 的作用,也近似等于所謂晶體的動態電阻 R1 或稱等效串聯電阻(ESR)。這個參數控制著晶體元件的品質因數,還決定所應用電路中的晶體振蕩電平,因而影響晶體的穩定性以致是否可以理想的起振。所以它是晶體元件的一個重要指標參數。一般的,對于一給定頻率,選用的晶體盒越小,ESR 的平均值可能就越高;絕大多數情況,在制造過程中并不能預計具體某個晶體元件的電阻值,而只能保證電阻將低于規范中所給的zui大值。
7、負載諧振電阻(RL)
指晶體元件與規定外部電容相串聯,在負載諧振頻率 FL 時的電阻。對一給定晶體元體,其負載諧振電阻值取決于和該元件一起工作的負載電容值,串上負載電容后的諧振電阻,總是大于晶體元件本身的諧振電阻。
8、負載電容(CL)
與晶體元件一起決定負載諧振頻率 FL 的有效外界電容。晶體元件規范中的 CL 是一個測試條件也是一個使用條件,這個值可在用戶具體使用時根據情況作適當調整,來微調 FL 的實際工作頻率(也即晶體的制造公差可調整)。但它有一個合適值,否則會給振蕩電路帶來惡化,其值通常采用 10pF、15pF 、20pF、30pF、50pF、∝等,其中當 CL 標為∝時表示其應用在串聯諧振型電路中,不要再加負載電容,并且工作頻率就是晶體的(串聯)諧振頻率 Fr。用戶應當注意,對于某些晶體(包括不封裝的振子應用),在某一生產規范既定的負載電容下(特別是小負載電容時),±0.5pF 的電路實際電容的偏差就能產生±10×10-6 的頻率誤差。因此,負載電容是一個非常重要的訂貨規范指標。
9、諧振頻率(Fr)

指在規定條件下,晶體元件電氣阻抗為電阻性的兩個頻率中較低的一個頻率。根據等效電路,當不考慮 C0 的作用,Fr 由 C1 和 L1 決定,近似等于所謂串聯(支路)諧振頻率(Fs)。這一頻率是晶體的自然諧振頻率,它在高穩晶振的設計中,是作為使晶振穩定工作于標稱頻率、確定頻率調整范圍、設置頻率微調裝置等要求時的設計參數。

10、負載諧振頻率(FL)

指在規定條件下,晶體元件與一負載電容串聯或并聯,其組合阻抗呈現為電阻性時兩個頻率中的一個頻率。在串聯負載電容時,FL 是兩個頻率中較低的那個頻率;在并聯負載電容時,FL 則是其中較高的那個頻率。對于某一給定的負載電容值(CL),就實際效果,這兩個頻率是相同的;而且這一頻率是晶體的絕大多數應用時,在電路中所表現的實際頻率,也是制造廠商為滿足用戶對產品符合標稱頻率要求的測試指標參數。

11、品質因數(Q)
品質因數又稱機械 Q 值,它是反映諧振器性能好壞的重要參數,它與 L1 和 C1 有如下關系:
Q=wL1/R1=1/wR1C1
如上式,R1 越大,Q 值越低,功率耗散越大,而且還會導致頻率不穩定。反之 Q 值越高,頻率越穩定。
12、激勵電平(Level of drive)
是一種用耗散功率表示的,施加于晶體元件的激勵條件的量度。所有晶體元件的頻率和電阻都在一定程度上隨激勵電平的變化而變化,這稱為激勵電平相關性(DLD),正因為晶體元件固有的激勵電平相關性的特性,用戶在振蕩電路設計和晶體使用時,必須注意和保證不出現激勵電平過低而起振不良或過度激勵頻率異常的現象。

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