1. 晶振频率和时钟频率关系与晶体嘚区别
3. 晶体谐振器的等效电路
上图是一个在谐振频率附近有与晶体谐振器具有相同阻抗特性的简化电路其中:C1为动态电容也称等效串联電容;L1为动态电感也称等效串联电感;R1为动态电阻也称等效串联电阻;C0为静态电容也称等效并联电容。
这个等效电路中有两个最有用的零楿位频率其中一个是谐振频率(Fr),另一个是反谐振频率(Fa)当晶体元件实际应用于振荡电路中时,它一般还会与一负载电容相联接共同作鼡使晶体工作于Fr和Fa之间的某个频率,这个频率由振荡电路的相位和有效电抗确定通过改变电路的电抗条件,就可以在有限的范围内调节晶体频率
指晶体元件规范中所指定的频率,也即用户在电路设计和元件选购时所希望的理想工作频率
指在规定条件下,由于时间所引起的频率漂移这一指标对精密晶体是必要的,但它“没有明确的试验条件而是由制造商通过对所有产品有计划抽验进行连续监督的,某些晶体元件可能比规定的水平要差这是允许的”(根据IEC的公告)。老化问题的最好解决方法只能靠制造商和用户之间的密切协商
指晶体元件在谐振频率处的等效电阻,当不考虑C0的作用也近似等于所谓晶体的动态电阻R1或称等效串联电阻(ESR)。这个参数控制着晶体元件的品質因数还决定所应用电路中的晶体振荡电平,因而影响晶体的稳定性以致是否可以理想的起振所以它是晶体元件的一个重要指标参数。一般的对于一给定频率,选用的晶体盒越小ESR的平均值可能就越高;绝大多数情况,在制造过程中并不能预计具体某个晶体元件的电阻值而只能保证电阻将低于规范中所给的最大值。
4.6 负载谐振电阻(RL) 指晶体元件与规定外部电容相串联在负载谐振频率FL时的电阻。对┅给定晶体元体其负载谐振电阻值取决于和该元件一起工作的负载电容值,串上负载电容后的谐振电阻总是大于晶体元件本身的谐振電阻。
与晶体元件一起决定负载谐振频率FL的有效外界电容晶体元件规范中的CL是一个测试条件也是一个使用条件,这个值可在用户具体使鼡时根据情况作适当调整来微调FL的实际工作频率(也即晶体的制造公差可调整)。但它有一个合适值否则会给振荡电路带来恶化,其徝通常采用10pF、15pF
、20pF、30pF、50pF、∝等其中当CL标为∝时表示其应用在串联谐振型电路中,不要再加负载电容并且工作频率就是晶体的(串联)谐振频率Fr。用户应当注意对于某些晶体(包括不封装的振子应用),在某一生产规范既定的负载电容下(特别是小负载电容时)±0.5pF的电蕗实际电容的偏差就能产生±10×10-6的频率误差。因此负载电容是一个非常重要的订货规范指标。
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。
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、微调量嘚大小有关
指在规定条件下,晶体元件电气阻抗为电阻性的两个频率中较低的一个频率根据等效电路,当不考虑C0的作用Fr由C1和L1决定,菦似等于所谓串联(支路)谐振频率(Fs)这一频率是晶体的自然谐振频率,它在高稳晶振频率和时钟频率关系的设计中是作为使晶振頻率和时钟频率关系稳定工作于标称频率、确定频率调整范围、设置频率微调装置等要求时的设计参数。
指在规定条件下晶体元件与一負载电容串联或并联,其组合阻抗呈现为电阻性时两个频率中的一个频率在串联负载电容时,FL是两个频率中较低的那个频率;在并联负載电容时FL则是其中较高的那个频率。对于某一给定的负载电容值(CL)就实际效果,这两个频率是相同的;而且
这一频率是晶体的绝大多数應用时在电路中所表现的实际频率,也是制造厂商为满足用户对产品符合标称频率要求的测试指标参数
是一种用耗散功率表示的,施加于晶体元件的激励条件的量度所有晶体元件的频率和电阻都在一定程度上随激励电平的变化而变化,这称为激励电平相关性(DLD)因此订货规范中的激励电平须是晶体实际应用电路中的激励电平。正因为晶体元件固有的激励电平相关性的特性用户在振荡电路设计和晶體使用时,必须注意和保证不出现激励电平过低而起振不良或过度激励频率异常的现象
4.18 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、静态參数。
5. 晶体振荡器的分类
不施以温度控制及温度补偿的石英振荡器频率温度特性依靠石英振荡晶体本身的稳定性。
5.2 温度补偿石英振荡器(TCXO) 附加温度补偿回路减少其频率因周围温度变动而变化之石英振荡器。
5.3 电压控制石英振荡器(VCXO)
以恒温槽保持石英振荡器或石英振荡晶体在一定温度控制其输出频率在周围温度下也能保持极小变化量之石英振荡器。