使用石英晶振,贴片晶振常用关键词的定义
石英贴片晶振使用广泛,遍布世界各个领域,有关晶振的参数性能很多人并不了解,亿金电子针对石英晶振的各项参数规格,使用石英晶振,贴片晶振常用关键词的定义,进行讲解以帮助大家更好的知道晶振以及选择晶振型号。
1.老化:石英晶体老化适用于频率随时间的累积变化,这导致晶体单元的工作频率的永久变化。在运行的前45天内,晶振频率变化率最快。老化中涉及许多相互关联的因素,其中一些最常见的因素是:内部污染,驱动水平过高,石英晶振晶体表面变化,各种热效应,导线疲劳和摩擦磨损。适当的电路设计结合了低工作环境,最小驱动电平和静态预老化,将大大减少除最严重的老化问题之外的所有问题。
石英晶体老化速率的一个主要因素是封装方法,因为石英晶体盒的密封会在晶体环境中留下污染和氧气。在涉及晶体的情况下,通孔晶体的两种最常见的封装方法是电阻焊和冷焊。典型老化率如下:
密封方法
电阻焊(HC49/U)
每年老龄化(第一年)
5ppm Typ。
密封方法
冷焊(HC43/U)
每年老龄化(第一年)
2ppm Typ。
SMD晶体的典型老化速率如下:
水晶密封/包装类型
每年老龄化(第一年)
塑料例如 ACT86SMX
最大±5ppm
金属缝焊接例如。ACT753
最高<3ppm
玻璃密封陶瓷例如。ACT632
最大±5ppm
2.波特率:数据传输的速度(一秒钟内可以传输多少数据)
3.晶体振荡器:晶体振荡器是一种电子振荡器电路,其利用压电材料的振动晶体的机械共振来产生具有非常精确频率的电信号。该频率通常用于跟踪时间(如在石英手表中),为数字集成电路提供稳定的时钟信号,并稳定无线电发射器和接收器的频率。最常用的压电谐振器类型是石英晶体,因此围绕它们设计的振荡器电路被称为“晶体振荡器”。
石英晶体的制造频率从几十千赫兹到几十兆赫兹。每年生产超过20亿个晶体。大多数是用于消费设备的小型设备,如手表,钟表,收音机,计算机和手机。在测试和测量设备中也可以找到石英晶体振荡器,石英晶体,例如计数器,信号发生器和示波器。
4.分频率:输出频率由内部IC分频。
5.驱动级别:驱动电平是由于操作电路而在石英晶振晶体中消耗的功率水平。额定或试验水平是指定晶体的功率,任何与额定水平的偏差都会影响石英晶振,贴片晶振,石英晶体性能:因此,实际驱动水平应合理地复制指定的水平。AT切割晶体可以承受相当大的过载而不会造成物理损坏:但是,在过度驱动时电气参数会降低。如果过载,低频晶体(尤其是弯曲模式晶体)可能会破裂。对于基本模式晶体,驱动电平额定值范围为100kHz以下5μW至1-30MHz区域约10mW。通常在30MHz以上使用的泛音晶体通常额定为1-2mW
最大驱动水平的一般表
频率范围
模式
驱动级别
高达100kHz
弯曲
5μW
1-4MHz
基本的
1μW
4-20MHz
基本的
0.5μW
20-200MHz
弦外之音
0.5μW
6.等效串联电容(C1):在串联谐振频率下,晶体谐振器的(等效)内部电荷电容分量的能量失真。
7.等效串联电阻(ESR):从晶体的等效电路可以看出,存在参数R,其被定义为运动电阻。该值与晶体的Q因子和活性有直接关系。活动也可以称为ESR或等效串联电阻。ESR值越低,振荡器电路中的振荡幅度越高。ESR的实际值在某种程度上取决于使用中石英晶振,贴片晶振的负载能力,可通过以下公式计算:
ESR=R1(1+Co/CL)²W
在设计晶体振荡器时考虑ESR值非常重要,因为具有高ESR值的晶体比具有低ESR的晶体更不容易开始振荡。
8.频率(fo):每秒的波数(周期)。频率和周期之间的关系是:
fo(赫兹Hz)=1/T(秒)
1kHz=1ms,1MHz=1μS,1GHz=1nS
9.频率容差精度(f/f):在环境温度为25°C的特定条件下,实际(测量)频率与标称频率的差值。
10.频率稳定性(f/fo):在标准温度和工作电压范围内,输出频率漂移。输出频率漂移包括频率温度特性和频率电压特性响应环境温度。以25°C的频率为参考,响应环境温度的频率变化。
11.频率电压特性:以工作电压范围内的中心电压输出频率为参考,输出频率变为电压。这种变化的原因是晶体变形的变化,以及安装在振荡器和RTC中的IC的IC内部常数的变化。IC的影响更大。
12.基本模式:一次谐波晶体振动状态。AT谐振器频率由石英晶体的AT谐振器厚度决定,但即使具有相同的厚度,第三谐波也将是大约。基频的3倍频率。对于音叉型谐振器,第二个泛音大约是基波的六倍。
13.赫兹:赫兹相当于每秒周期数,以海因里希赫兹命名。赫兹(符号:Hz)是频率的SI单位,定义为周期现象的每秒周期数。其最常见的用途之一是正弦波的描述,特别是用于无线电和音频应用的那些。
在英语中,赫兹被用作单数和复数。作为SI单位,Hz可以作为前缀; 常用的倍数是kHz(千赫兹,103赫兹),MHz(兆赫兹,106赫兹),GHz(千兆赫兹,109赫兹)和太赫兹(太赫兹,1012赫兹)。一赫兹只是意味着“每秒一个周期”(通常被计算的是一个完整的周期); 100Hz意味着“每秒100个周期”,依此类推。
14.绝缘电阻(IR):引线之间或引线和外壳封装(导电封装)之间的电阻。
15.抖动:抖动是高频数字信号中脉冲某些方面的偏差或位移。偏差可以是幅度,相位定时或信号脉冲的宽度。另一个定义是它是“信号从其理想位置的周期频率位移。”抖动的原因包括电磁干扰(EMI)和与其他信号的串扰。抖动会导致显示器闪烁; 影响个人计算机中处理器按预期执行的能力; 在音频信号中引入点击或其他不期望的效果,以及在网络设备之间丢失传输的数据。允许的抖动量在很大程度上取决于应用。
抖动是电子和电信中周期性信号的时间变化,通常与参考时钟源有关。可以在诸如连续脉冲的频率,信号幅度或周期信号的相位之类的特性中观察到抖动。在几乎所有通信链路(例如,USB,PCI-e,SATA,OC-48)的设计中,抖动是一个重要的,通常是不希望的因素。
抖动可以与所有时变信号相同的术语量化,例如RMS或峰峰值位移。与其他时变信号一样,抖动可以用频谱密度(频率成分)表示。抖动周期是随时间变化的信号特征的最大效应(或最小效果)的两倍之间的间隔。抖动频率,更常见的引用数字,是它的反转。
16.负载电容(CL):从石英晶体振荡器的引脚看到的振荡电路的有效电容(串联等效电荷电容)。该电容被确定为晶体振荡器连接到振荡电路时的条件,并将确定输出频率。负载电容近似值:
CL=CGXCD/(CG+CD)+CS(CS=杂散电容)
17.最大驱动水平(GL):驱动级别的评级。在该水平上的电流或功率输入可能导致特性退化或破坏。
18.最大电源电压(V DD-GND):输入电源引脚的最大额定值。输入超过此值可能导致特性退化或破坏。
19.标称频率(f):晶体谐振器频率的标称值。
20.OCXO晶振:烤箱控制晶体振荡器。振荡器具有额外的电路和封装,以保持环境,从而使振荡器必须工作的温度范围保持恒定。
21.工作温度范围(Tsol):满足规格特性的温度范围。
22.工作电压(VDD):有源晶振电压输入到VDD引脚,支持具有规格特性的连续工作。
23.起源频率(fo):振荡系统内振荡器的振荡源频率。
24.振荡电路:振荡晶体谐振器所需的电路。电路将根据谐振器的类型和频率而不同。
25.振荡开始时间(Tosc):从开机到波形稳定的时间。但是,电压上升时间取决于电源,因此时间是从一组特定的初始条件测量的。
26.振荡器:具有附加电路的晶体,将晶体输出形成方波。
27.输出使能(OE):输出切换为高阻抗,有线OR连接可用于选择多个输出(频率)。OE引脚-低电平。输出为高阻抗=禁用。振荡未停止,因此禁用后的时钟被清除与OE不同步(时钟是连续的)。
28.输出下降时间(tTHL):输出波形从高电压(高电平)变为低电压(低电平)所需的时间。也称为波形下降时间。
29.输出频率(fo):振荡器电路或石英晶体振荡器系统的输出频率。
30.输出负载条件:可连接到石英晶体振荡器的负载的类型和数量(功率)。
31.输出上升时间(tTHL):输出波形从低电压(低电平)变为高电压(高电平)所需的时间。也称为波形上升时间。对于TTL,通常规定在0.4V和2.4V之间,对于CMOS,通常规定在10%至90%之间。
32.泛音晶体:由于AT切割石英毛坯的物理特性和几何形状,晶体可以在许多频率下振动。最低频率称为基频,可提供高达约45 Mhz的频率。通过在奇数泛音,第3,第5,第7,第9和第11等处操作晶体并调谐电路以使晶体以其设计的泛音频率振荡,可以实现更高的频率(超过300 MHz)。
泛音晶体经过特殊加工,可实现平面平行度和表面光洁度,以提高其在所需泛音频率下的性能。泛音频率高于基波的等效谐波倍数,每个泛音约25kHz。
33.可调性:晶体的可牵引性是指以并联模式工作的晶体,并且是作为负载电容的函数的频率变化的量度。对于希望通过切换各种负载电容值而用单晶实现多个工作频率的电路设计者来说,可移动性非常重要。
34.石英:在长石之后,石英是地球大陆地壳中第二丰富的矿物。它由SiO4硅-氧四面体的连续框架组成,每个氧在两个四面体之间共享,得到总的SiO2配方。
合成和人工处理:-并非所有种类的石英都是天然存在的。由于天然石英通常是孪晶的,因此工业中使用的大部分石英都是合成的。通过水热法在高压釜中生产大而无瑕疵的未加工晶体。虽然这些仍然通常被称为石英,但这种材料的正确术语是二氧化硅。
35.Q因子:在物理学和工程学中,品质因数或Q因子是无量纲参数,其描述了振荡器或谐振器的欠阻尼是如何或等效地表征谐振器相对于其中心频率的带宽。Q越高表示相对于振荡器的存储能量,能量损失率越低; 振荡消失得更慢。悬挂在高质量轴承上的摆锤在空气中摆动时具有较高的Q值,而浸入油中的摆锤则较低。具有高品质因数的振荡器具有低阻尼,因此振铃时间更长。
振荡器的品质因数因系统而异。阻尼很重要的系统(例如阻止门砰地关闭的阻尼器)Q=1/2。需要强共振或高频稳定性的时钟,激光器和其他谐振系统需要高质量因素。调谐叉具有Q=1000左右的品质因数。原子钟和一些高Q激光器的品质因数可高达1011或更高。
36.推荐的驱动级别:激励水平,以获得最佳振荡特性。
37.分流电容(Co):晶体振荡器中2个电极之间的电荷电容。
38.焊接条件:安装时可确保焊接条件。超过这些限制的温度或时间可能导致特性退化或破坏。
39.待机(ST):停止石英晶体谐振器振荡和分频的功能。削减振荡器电路和分频级消耗的电流。
ST引脚-高电平或开路:指定频率输出。ST引脚-低电平:输出为高电平,时钟停止。
由于振荡停止,在时钟输出稳定之前,存在最大10mS(0.3mSTEP)的延迟。如果ST也降为低电平,则输出为高阻抗,但由于同样的原因重启功能后输出也不稳定。
40.储存温度(Tstg):放电状态的最大绝对额定值(无电压,电流或功率输入)。暴露于该温度以上的温度可能导致特性降解或破坏。为确保精确度,尽可能在室温下储存。
41.TCXO晶振:温度补偿晶体振荡器。具有附加电路的振荡器,其包含反馈回路,其中温度的变化由电压的变化反映,其反过来改变频率以补偿温度变化。
42.VCXO晶振:压控晶体振荡器。具有附加电路的振荡器允许通过改变外部电压来改变频率.