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晶体单元在电路中的工作方式是什么, 温度频率特性又是什么
晶体单元在电路中的工作方式是什么, 温度频率特性又是什么
一颗晶振有数十种性能,比如老化特性,相位噪声,频率衰减特性等等都是晶振产品所具备的性能特性,不过往往用户关心的性能就仅仅是频率,负载,频率容差,尺寸等较为基础的性能;当然,对于一些特殊用户来说,有时候工作温度也是较为关键的选型标准,像有源方面的就需要确定工作电压等参数,但是了解晶体单元的工作方式和温度频率特性也是相当有必要的,这样有助于更好的运用晶振产品.
众所周知,晶体单元也就是晶振产品,是频率控制元器件,主要作用是应用在电子产品上作为时钟源(也就是提供频率信号),它的输出频率稳定性关系到了整个模块乃至整个设备的稳定性.所以根据性能不同,晶振产品也分出了三六九等,其中无源晶振性能较差,高级有源晶振性能较稳定.但是你知道晶体单元在电路中的工作方式是什么样的吗,又有哪几种呢?我们时常说的温度频率特性又代表的是什么意思呢?
首先来看一下晶体单元在电路中的工作方式:
晶体单元可用于电路中,以串联或并联两种模式工作.
1)串联谐振:在串联谐振下工作的晶体单元在电路中呈现电阻性,并且晶体单元的值几乎等于运动电阻R1.除非指定了负载能力,否则大多数晶体都是在串联谐振下制造的.
2)并联谐振:在并联谐振下工作的晶体在电路中表现出电感性.石英晶振频率将由晶体的等效电参数和负载电容CL决定,而负载电容CL是在振荡器电路中使用时确定晶体单元“条件”的一个因素.在普通的振荡电路中,晶体单元在其起感应电抗作用的范围内使用.
换句话说,当从晶体单元的两个端子观看振荡电路时,该振荡电路可以表示为负电阻-R和电容CL的串联电路.那时该电容称为负载电容,负载电容之间的关系小,频率变化量大,并且当负载电容增加时,频率变化降低.如果减小电路中的负载电容以确保较大的振荡频率余量,则即使电路中的变化很小,频率稳定性也会受到很大影响.负载能力可以从数据表上指定的标准值中进行选择.
其次则是频率-温度特性,晶振的这一特性其实和频率公差是差不多的,甚至它们所使用的的单位都是一样的;只是这两个参数性能的本质或者说的环境因素不相同;频率公差是晶振产品在常温下(通常情况下是25℃)的频率稳定度,而频率-温度特性则是代表频率稳定性随温度变化而变化的变化特性.
要使用晶体单元作为振荡器,要求其振荡频率对温度变化稳定.石英贴片晶振具有晶体学轴,并且根据相对于晶体学轴的切割角度及其相关的振动模式定义晶体切割.最常用的AT切割晶体单元的频率-温度特性由三次曲线表示.(见上图)在给定的工作温度范围内,以一定角度切割石英晶片,以获得所需的频率公差.然而,实际上,由于在后续过程中切割和抛光精度的结果,表观切割角度可能会有一些偏差.因此,需要优化处理精度.
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