石英晶振設計備注

串聯與并聯

"串聯"諧振晶體用于振蕩器反饋環路中不含無功分量的電路中."并聯"諧振晶體用于在振蕩器反饋環路中包含無功分量(通常是電容器)的電路中.這種電路依賴于無功元件和晶體的組合,以實現必要的相移,從而啟動并保持在額定頻率的振蕩.兩個這樣的電路的基本描述

圖1

負載電容

這是指晶振外部的電容,包含在振蕩器電路的反饋環路中.如果應用需要一個"并聯"諧振晶體,則必須指定負載電容的值.如果應用需要一個"串聯"諧振晶體,則負載電容不是一個因素,也不需要指定.負載電容是PCB上晶振引腳上測量或計算的電容值.

頻率容差

頻率容差指在特定溫度(通常為+25°C)下與標稱值的允許偏差,單位為ppm.

頻率穩定度

頻率穩定性指額定溫度范圍內的容許偏差,單位為百萬分之幾(PPM).偏差以+25°C時測得的頻率為基準.

老化

老化是指晶體單位經歷的頻率隨時間的累積變化.影響時效的因素有過高的驅動電平,各種熱效應,線材疲勞和摩擦磨損.采用低工作環境和最小驅動電平的電路設計將降低老化率.

可拉性可拉性是指晶體單元的頻率從自然諧振頻率(fr)到負載諧振器頻率的變化(fL),或者從一個負載諧振頻率到另一個負載諧振頻率.見圖6在給定的負載電容值下,給定晶體單元表現出的可拉性的量是并聯電容(CO)和運動電容的函數1)的晶體單元.

圖2

等效電路等效電路,如圖7,是在自然諧振頻率下操作時石英晶振單元的電描述.CO或并聯電容表示晶體電極的電容加上保持器和引線的電容.R1,c1,和我1構成晶體的“運動臂”,稱為運動參數.運動電感(L1)表示晶體單元的振動質量.運動電容(c1),表示石英的彈性和電阻(R1),表示發生在石英內的體積損失.

圖3

阻抗/電抗曲線晶體具有兩個零相位頻率,如圖82.第一個或兩者中較低的一個是串聯諧振頻率,表示為(f此時,晶體在電路中表現為電阻性,阻抗最小,電流最大.隨著頻率增加超過串聯諧振點,貼片晶振在電路中表現為感性.當運動電感和并聯電容的電抗消除時,晶體處于反諧振頻率,表示為(f

圖4

品質因數(Q)

晶體單位的“Q”值是單位相對質量或振蕩效率的量度.晶體單元可達到的最大穩定性取決于“Q”值.在圖8

以上,串聯和并聯頻率之間的間隔稱為帶寬.帶寬越小,Q值越高,電抗斜率越陡.外部電路元件電抗的變化對高Q晶體的影響較小(較小的“可拉性”),因此這樣的器件更穩定.

負載電容的計算

如果并聯版本的電路配置如圖5所示,則可以通過下式計算負載電容:cL1*cL

2cL=cL1+cL2+雜散

CSTRAY包括的微處理器芯片的引腳間輸入和輸出電容晶體1以及晶體2引腳,加上任何寄生電容.根據經驗,CSTRAY可以假定等于5.0pF.因此,如果CL1=CL2=50pF,CL=30pF.

調整靈敏度

調整靈敏度是負載電容值增量變化時增量小數頻率變化的量度.調整靈敏度(S)用ppm/pF表示,計算公式如下:S=c1

*10000002*cT

2其中(cT)是co和c的和L

表面貼裝器件的回流焊SMD晶振單元的安裝通常通過焊料回流來完成,在圖9

要么通過紅外加熱,要么通過氣相.下圖描述了兩種方法中每種方法的推薦時間和溫度:

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