石英晶体负载依赖性及其高性能行为
来源:http://www.jinluodz.com 作者:金洛鑫电子 2019年04月22
要求越高功能越多的产品选择的石英晶体,负载电容大部分都要求比较低,32.768K系列的都是低负载电容,最低可做到6pF,然后是7pF,9pF和12.5pF等。MHz的石英晶体则会大一点,常用的有8pF,10pF,12pF,15pF,16pF,18pF及20pF等。越小的负载电容说明功耗越低,这是为什么厂家热衷于使用低负载石英晶体的因素之一,12.5pF和20pF是市场上最常见的两种负载参数。
石英晶体的机械振动的振幅与流过损耗电阻R1的交流电流的振幅(谐振电阻)成比例。不允许的电流增加通过超过石英晶体的材料强度而导致石英晶体谐振器的破坏。在达到该强度极限之前,石英材料的弹性变化,引起共振频率的变化。晶格中的位错可能导致永久性变化。由于功率损耗PC=I2R1,石英谐振器中也存在局部加热,这也导致频率变化。该频率变化的大小和方向取决于石英电流,谐振电阻,频率,谐振器尺寸,切割角度和制造工艺,因此不能进行关于负载依赖性的一般信息。因此,图2.36中所示的负载依赖性只能被视为典型的梯度。石英晶体上的强烈负载可导致频率的不可逆变化,或频率变化仅在相对长时间(老化)之后消失。
具有小表面或小电极的石英谐振器不如较大的晶体强。具有高质量Q的石英也没有那么高的负载能力。即使在负载极限下,也可能出现温度范围(下降)中与负载相关的电阻下降(见2.12.6)。由于大多数振荡器的控制特性,这些与负载相关的倾角不会干扰,只要它们不会超过Oscillator中的幅度控制。在规范中定义之前,应确定振荡器中的谐振电阻和负载的限制。 低功耗行为(DLD=驱动电平依赖性):
在非常小的负载范围内,石英晶体的共振电阻可以呈现更高的值。这种电阻增加是由表面部分振动引起的,例如,松散的电极,弹性耦合的颗粒,尺寸范围为0.5:2:和污染的高粘度介质。电阻可以增加到小功率,但也达到某些功率的最大值(图2.37)。低功率时谐振电阻的这种增加可能导致启动问题,特别是对于低斜率振荡器。石英晶体制造商规定,振荡晶体的谐振电阻在很宽的负载范围内保持尽可能恒定。正确尺寸的石英振荡器仍能安全地振动,晶体具有三倍的共振电阻,如规定的那样。 所述阻力增加在负荷增加后消失,但在较长时间(2-4周)后恢复。只有非常大的振荡幅度,这意味着直到晶体结构的断裂点的非常大的过载,才可能部分地永久地再生负载依赖性。大量的频率变化与此过程有关,因此它不是石英晶体用户的程序。在某些功率下电阻增加的原因还在于违反石英谐振器的表面和电极的气相沉积喷雾。这些与负载的共振电阻的变化是不可逆的,即不可恢复。图2.38显示了在B肢电路中使用网络分析仪在非常窄的谐振范围内“扫过”整个频率时获得的另一种表示中的这种行为。负载是一个参数。从该示例可以看出,电阻的增加仅发生在非常窄的负载范围内。石英晶体的这种性质逃避了理性测试。因此,振荡器必须具有足够的Anschwingsicherheit。 负载电容是晶振产品最重要的规格参数之一,厂家要匹配合适的外围电容,板子才能正常的使用,许多工程搭配板子时都很合理,就是会弄错或不懂匹配外围电容,导致不能顺利的进行测试或生产。如遇这种情况,建议先咨询购买的供应商,说明原因和操作手法,才方便让提供方的技术解决。我司金洛鑫电子可提供免费的技术支持服务,请拨打技术支持热线:0755-27837162。
石英晶体的机械振动的振幅与流过损耗电阻R1的交流电流的振幅(谐振电阻)成比例。不允许的电流增加通过超过石英晶体的材料强度而导致石英晶体谐振器的破坏。在达到该强度极限之前,石英材料的弹性变化,引起共振频率的变化。晶格中的位错可能导致永久性变化。由于功率损耗PC=I2R1,石英谐振器中也存在局部加热,这也导致频率变化。该频率变化的大小和方向取决于石英电流,谐振电阻,频率,谐振器尺寸,切割角度和制造工艺,因此不能进行关于负载依赖性的一般信息。因此,图2.36中所示的负载依赖性只能被视为典型的梯度。石英晶体上的强烈负载可导致频率的不可逆变化,或频率变化仅在相对长时间(老化)之后消失。
具有小表面或小电极的石英谐振器不如较大的晶体强。具有高质量Q的石英也没有那么高的负载能力。即使在负载极限下,也可能出现温度范围(下降)中与负载相关的电阻下降(见2.12.6)。由于大多数振荡器的控制特性,这些与负载相关的倾角不会干扰,只要它们不会超过Oscillator中的幅度控制。在规范中定义之前,应确定振荡器中的谐振电阻和负载的限制。 低功耗行为(DLD=驱动电平依赖性):
在非常小的负载范围内,石英晶体的共振电阻可以呈现更高的值。这种电阻增加是由表面部分振动引起的,例如,松散的电极,弹性耦合的颗粒,尺寸范围为0.5:2:和污染的高粘度介质。电阻可以增加到小功率,但也达到某些功率的最大值(图2.37)。低功率时谐振电阻的这种增加可能导致启动问题,特别是对于低斜率振荡器。石英晶体制造商规定,振荡晶体的谐振电阻在很宽的负载范围内保持尽可能恒定。正确尺寸的石英振荡器仍能安全地振动,晶体具有三倍的共振电阻,如规定的那样。 所述阻力增加在负荷增加后消失,但在较长时间(2-4周)后恢复。只有非常大的振荡幅度,这意味着直到晶体结构的断裂点的非常大的过载,才可能部分地永久地再生负载依赖性。大量的频率变化与此过程有关,因此它不是石英晶体用户的程序。在某些功率下电阻增加的原因还在于违反石英谐振器的表面和电极的气相沉积喷雾。这些与负载的共振电阻的变化是不可逆的,即不可恢复。图2.38显示了在B肢电路中使用网络分析仪在非常窄的谐振范围内“扫过”整个频率时获得的另一种表示中的这种行为。负载是一个参数。从该示例可以看出,电阻的增加仅发生在非常窄的负载范围内。石英晶体的这种性质逃避了理性测试。因此,振荡器必须具有足够的Anschwingsicherheit。 负载电容是晶振产品最重要的规格参数之一,厂家要匹配合适的外围电容,板子才能正常的使用,许多工程搭配板子时都很合理,就是会弄错或不懂匹配外围电容,导致不能顺利的进行测试或生产。如遇这种情况,建议先咨询购买的供应商,说明原因和操作手法,才方便让提供方的技术解决。我司金洛鑫电子可提供免费的技术支持服务,请拨打技术支持热线:0755-27837162。
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