石英晶體問答題
來(lái)源:http://www.kaikei-kansa.com 作者:金洛鑫電子 2019年02月26
一直以來(lái)石英晶體的需求量都非常大,每年消耗的晶體和振蕩器達(dá)到數(shù)億顆,國(guó)內(nèi)國(guó)外專門生產(chǎn)這種頻率元件的廠家數(shù)不勝數(shù),比較知名的產(chǎn)地有臺(tái)灣,日本,美國(guó),英國(guó),德國(guó),瑞士,韓國(guó)等地。這幾年石英晶體的研究成果獲得多項(xiàng)重大突破,首先是尺寸封裝方面,不少?gòu)S家已成功研發(fā)出1.0*0.8mm小型貼片晶振,而且性能穩(wěn)定。以下關(guān)于石英晶體諧振器的一些問答,相信通過(guò)這些問答,大家會(huì)晶體會(huì)有更進(jìn)一步的了解和認(rèn)識(shí)。
1.問:為什么HC-49S晶體不像HC-49U晶體那么多?
答:晶體的拉伸能力通常與在晶體坯料上形成的電極尺寸有關(guān)。更大尺寸的晶體坯料當(dāng)然可以容納更大的電極。HC答:49S的空白尺寸小于HC答:49U。當(dāng)晶體與振蕩電路中的給定負(fù)載電容串聯(lián)放置時(shí),較大的頻率拉動(dòng)范圍通常會(huì)提供更寬的頻率牽引范圍。
2. 問:什么是AT或BT Cuts?
答:晶體主要承載其“頻率穩(wěn)定性”特性,這是由于石英棒以一定的預(yù)定角度切割成晶體晶片的結(jié)果。今天最受歡迎和最廣泛使用的是AT-Cut。與Y軸答:45X相比,AT切割在Y軸負(fù)方向上與Z軸的切割角度約為35X15'。在BT切割的正Y軸方向上。為便于理解,兩個(gè)切口的圖形如下所示。
通常,BT切割坯料在相同頻率下比AT切割坯料厚,因此使用BT切割可以實(shí)現(xiàn)更高的頻率.AT切割和BT切割之間的一個(gè)主要差異是頻率穩(wěn)定性特性。另請(qǐng)參閱表1中兩個(gè)切口的溫度系數(shù)曲線。
3. 問:訂購(gòu)水晶時(shí)需要提供哪些基本信息?
答:一般我們要求客戶提供諧振器標(biāo)稱頻率,切割角度類型(AT/BT),支架或封裝類型,電阻(ESR),頻率容差,頻率穩(wěn)定性,負(fù)載電容,工作溫度范圍,驅(qū)動(dòng)功率,老化,在下訂單時(shí),客戶還可以指定其他特定規(guī)格或要求(如果有)。 4. 問:頻率容差和頻率穩(wěn)定性之間的主要區(qū)別是什么?
答:有時(shí),“參考”頻率可以參考標(biāo)稱(規(guī)格)頻率,如果客戶如此指定的話。頻率穩(wěn)定性通常以百萬(wàn)分率(ppm)表示。石英晶振的頻率容差定義為在指定溫度下的標(biāo)稱(規(guī)格)頻率的最大允許頻率偏差(ppm),通常為+25°C(答:2°C)。
5. 問:什么是拉力?
答:晶體的拉動(dòng)能力是頻率變化的衡量標(biāo)準(zhǔn),是負(fù)載電容的函數(shù)。電路設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)改變或改變石英晶體的負(fù)載電容來(lái)實(shí)現(xiàn)工作頻率范圍。工作頻率范圍由晶體在負(fù)載電容的給定(變化)范圍內(nèi)的可拉性決定。
6. 問:當(dāng)晶體不在規(guī)范中規(guī)定的溫度范圍內(nèi)工作時(shí),晶體的性能會(huì)發(fā)生什么變化?
答:晶體性能會(huì)受到影響。我們強(qiáng)烈建議不要這樣做。它可能導(dǎo)致晶體頻率漂移。更糟糕的情況是它可能導(dǎo)致客戶電路故障。
7. 問:什么是寄生頻率?
答:石英晶體可能以與其基本頻率和泛音頻率無(wú)關(guān)的頻率振動(dòng)。這種不需要的頻率被稱為雜散。通過(guò)改變晶體晶片尺寸,電極圖案設(shè)計(jì)和晶體晶片上金屬化的調(diào)整,可以在晶體設(shè)計(jì)和制造階段抑制寄生頻率的影響。
8. 問:如果我在最大驅(qū)動(dòng)電平規(guī)格下操作晶體會(huì)怎樣?
答:在許多情況下,過(guò)驅(qū)動(dòng)石英晶體諧振器可能導(dǎo)致其頻率和電阻變化到更高的值。這將意味著晶體電特性的變化。有時(shí)可能會(huì)發(fā)生活動(dòng)下降。由于太長(zhǎng)時(shí)間的電源過(guò)驅(qū)動(dòng),也可能導(dǎo)致晶片破裂。表2中描述了高驅(qū)動(dòng)功率下頻移的常見現(xiàn)象。 9. 問:什么是活動(dòng)下降,我需要擔(dān)心它們嗎?
答:活性下降是晶體在其工作溫度范圍內(nèi)頻率或電阻不連續(xù)的癥狀。有時(shí)它也被稱為“非線性”。根據(jù)實(shí)際電路實(shí)現(xiàn),不同的電路設(shè)計(jì)可以容忍不同水平的晶體活動(dòng)。驟降。
10. 問:什么是負(fù)載電容(CL)?
答:石英水晶振子通過(guò)其功能放置并工作在振蕩電路中,以產(chǎn)生所需的振蕩頻率。當(dāng)晶體位于振蕩電路中時(shí),它會(huì)在晶體的兩個(gè)端子引線處看到“負(fù)載電容”。這種負(fù)載電容是出現(xiàn)在晶體上或呈現(xiàn)在晶體上的整個(gè)振蕩電路的等效電容效應(yīng)。
因此,晶體的標(biāo)稱規(guī)格頻率通常定義為FL,其代表給定電容值下的“負(fù)載諧振頻率”。該電容值是為了反映在晶體放置并在實(shí)際振蕩電路中工作時(shí)呈現(xiàn)給晶體的實(shí)際“負(fù)載電容”。具有零(0)負(fù)載電容數(shù)的晶體將其諧振頻率指定為Fr,串聯(lián)諧振頻率。
11. 問:什么是修剪靈敏度(T.S.)?
答:Trim靈敏度是晶體的增量頻率變化,用于負(fù)載電容的增量變化。它通常以ppm/pF表示。修剪靈敏度的典型數(shù)學(xué)近似顯示T.S.CL變化的變化:
T.S.=C1/[2(Co+CL)]
12. 問:寄生頻率會(huì)有什么影響?
答:當(dāng)寄生模式的信號(hào)電平變得與主模式一樣強(qiáng)時(shí),Oscillator可以在寄生模式而不是主模式下運(yùn)行。這種現(xiàn)象稱為模式跳變。雜散模式通常定義為對(duì)主模式的電阻比或dB抑制。需要1.5或2.0的電阻比與主模式的電阻比以避免大多數(shù)振蕩器的模式跳變。這大約相當(dāng)于主模式下-3dB至-6dB的信號(hào)抑制。
13. 問:晶體單元的運(yùn)動(dòng)和分流電容是多少?
答:-電容電容(C1):
它是位于理想晶體等效電路模型的運(yùn)動(dòng)(串聯(lián))臂中的電容。
-分流電容(C0):
它是晶體電極之間的靜電電容,以及安裝系統(tǒng)的雜散電容。 14. 問:AT減少和ATstrip削減有什么區(qū)別?
答:有關(guān)AT-Cut的說(shuō)明,請(qǐng)參閱常見問題解答第6號(hào)。條帶切割通常稱為具有AT切割角度的矩形水晶坯料。
15. 問:石英晶體單元的壓電特性是什么?
答:Quartz是一種承載壓電特性的器件。以下簡(jiǎn)要說(shuō)明石英晶體的壓電特性:
如果壓電石英晶體具有鍍?cè)谙鄬?duì)面上的電極,并且如果在這些電極之間施加電勢(shì),則力將施加在晶體內(nèi)的束縛電荷上。如果晶振安裝正確,晶體內(nèi)會(huì)發(fā)生變形,并形成一個(gè)機(jī)電系統(tǒng),當(dāng)正確激勵(lì)時(shí),它會(huì)以共振頻率振動(dòng)。
16. 問:“晶體”和“條形諧振器”之間有什么區(qū)別?
答:條形諧振器是一種晶體,其中使用和安裝了AT條帶切割毛坯。條形諧振器的電氣特性比使用圓形毛坯的晶體更復(fù)雜。設(shè)計(jì)中需要更多的技巧和注意事項(xiàng)。條形諧振器以實(shí)現(xiàn)所需的電氣特性。
金洛鑫電子也是國(guó)內(nèi)名列前茅的晶振廠家,從事石英晶體的設(shè)計(jì),開發(fā),生產(chǎn)和銷售事業(yè),主要做32.768K,49U,49S,陶瓷晶振,石英諧振器,圓柱晶振,貼片晶振等頻率控制元器件。十幾年前,憑借專業(yè)的知識(shí)和技術(shù),為許多企業(yè)和工廠解決頻率元件難題,并提供合適的方案,是一家合格的石英水晶組件合作商。
1.問:為什么HC-49S晶體不像HC-49U晶體那么多?
答:晶體的拉伸能力通常與在晶體坯料上形成的電極尺寸有關(guān)。更大尺寸的晶體坯料當(dāng)然可以容納更大的電極。HC答:49S的空白尺寸小于HC答:49U。當(dāng)晶體與振蕩電路中的給定負(fù)載電容串聯(lián)放置時(shí),較大的頻率拉動(dòng)范圍通常會(huì)提供更寬的頻率牽引范圍。
2. 問:什么是AT或BT Cuts?
答:晶體主要承載其“頻率穩(wěn)定性”特性,這是由于石英棒以一定的預(yù)定角度切割成晶體晶片的結(jié)果。今天最受歡迎和最廣泛使用的是AT-Cut。與Y軸答:45X相比,AT切割在Y軸負(fù)方向上與Z軸的切割角度約為35X15'。在BT切割的正Y軸方向上。為便于理解,兩個(gè)切口的圖形如下所示。
通常,BT切割坯料在相同頻率下比AT切割坯料厚,因此使用BT切割可以實(shí)現(xiàn)更高的頻率.AT切割和BT切割之間的一個(gè)主要差異是頻率穩(wěn)定性特性。另請(qǐng)參閱表1中兩個(gè)切口的溫度系數(shù)曲線。
3. 問:訂購(gòu)水晶時(shí)需要提供哪些基本信息?
答:一般我們要求客戶提供諧振器標(biāo)稱頻率,切割角度類型(AT/BT),支架或封裝類型,電阻(ESR),頻率容差,頻率穩(wěn)定性,負(fù)載電容,工作溫度范圍,驅(qū)動(dòng)功率,老化,在下訂單時(shí),客戶還可以指定其他特定規(guī)格或要求(如果有)。 4. 問:頻率容差和頻率穩(wěn)定性之間的主要區(qū)別是什么?
答:有時(shí),“參考”頻率可以參考標(biāo)稱(規(guī)格)頻率,如果客戶如此指定的話。頻率穩(wěn)定性通常以百萬(wàn)分率(ppm)表示。石英晶振的頻率容差定義為在指定溫度下的標(biāo)稱(規(guī)格)頻率的最大允許頻率偏差(ppm),通常為+25°C(答:2°C)。
5. 問:什么是拉力?
答:晶體的拉動(dòng)能力是頻率變化的衡量標(biāo)準(zhǔn),是負(fù)載電容的函數(shù)。電路設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)改變或改變石英晶體的負(fù)載電容來(lái)實(shí)現(xiàn)工作頻率范圍。工作頻率范圍由晶體在負(fù)載電容的給定(變化)范圍內(nèi)的可拉性決定。
6. 問:當(dāng)晶體不在規(guī)范中規(guī)定的溫度范圍內(nèi)工作時(shí),晶體的性能會(huì)發(fā)生什么變化?
答:晶體性能會(huì)受到影響。我們強(qiáng)烈建議不要這樣做。它可能導(dǎo)致晶體頻率漂移。更糟糕的情況是它可能導(dǎo)致客戶電路故障。
7. 問:什么是寄生頻率?
答:石英晶體可能以與其基本頻率和泛音頻率無(wú)關(guān)的頻率振動(dòng)。這種不需要的頻率被稱為雜散。通過(guò)改變晶體晶片尺寸,電極圖案設(shè)計(jì)和晶體晶片上金屬化的調(diào)整,可以在晶體設(shè)計(jì)和制造階段抑制寄生頻率的影響。
答:在許多情況下,過(guò)驅(qū)動(dòng)石英晶體諧振器可能導(dǎo)致其頻率和電阻變化到更高的值。這將意味著晶體電特性的變化。有時(shí)可能會(huì)發(fā)生活動(dòng)下降。由于太長(zhǎng)時(shí)間的電源過(guò)驅(qū)動(dòng),也可能導(dǎo)致晶片破裂。表2中描述了高驅(qū)動(dòng)功率下頻移的常見現(xiàn)象。 9. 問:什么是活動(dòng)下降,我需要擔(dān)心它們嗎?
答:活性下降是晶體在其工作溫度范圍內(nèi)頻率或電阻不連續(xù)的癥狀。有時(shí)它也被稱為“非線性”。根據(jù)實(shí)際電路實(shí)現(xiàn),不同的電路設(shè)計(jì)可以容忍不同水平的晶體活動(dòng)。驟降。
10. 問:什么是負(fù)載電容(CL)?
答:石英水晶振子通過(guò)其功能放置并工作在振蕩電路中,以產(chǎn)生所需的振蕩頻率。當(dāng)晶體位于振蕩電路中時(shí),它會(huì)在晶體的兩個(gè)端子引線處看到“負(fù)載電容”。這種負(fù)載電容是出現(xiàn)在晶體上或呈現(xiàn)在晶體上的整個(gè)振蕩電路的等效電容效應(yīng)。
因此,晶體的標(biāo)稱規(guī)格頻率通常定義為FL,其代表給定電容值下的“負(fù)載諧振頻率”。該電容值是為了反映在晶體放置并在實(shí)際振蕩電路中工作時(shí)呈現(xiàn)給晶體的實(shí)際“負(fù)載電容”。具有零(0)負(fù)載電容數(shù)的晶體將其諧振頻率指定為Fr,串聯(lián)諧振頻率。
11. 問:什么是修剪靈敏度(T.S.)?
答:Trim靈敏度是晶體的增量頻率變化,用于負(fù)載電容的增量變化。它通常以ppm/pF表示。修剪靈敏度的典型數(shù)學(xué)近似顯示T.S.CL變化的變化:
T.S.=C1/[2(Co+CL)]
12. 問:寄生頻率會(huì)有什么影響?
答:當(dāng)寄生模式的信號(hào)電平變得與主模式一樣強(qiáng)時(shí),Oscillator可以在寄生模式而不是主模式下運(yùn)行。這種現(xiàn)象稱為模式跳變。雜散模式通常定義為對(duì)主模式的電阻比或dB抑制。需要1.5或2.0的電阻比與主模式的電阻比以避免大多數(shù)振蕩器的模式跳變。這大約相當(dāng)于主模式下-3dB至-6dB的信號(hào)抑制。
13. 問:晶體單元的運(yùn)動(dòng)和分流電容是多少?
答:-電容電容(C1):
它是位于理想晶體等效電路模型的運(yùn)動(dòng)(串聯(lián))臂中的電容。
-分流電容(C0):
它是晶體電極之間的靜電電容,以及安裝系統(tǒng)的雜散電容。 14. 問:AT減少和ATstrip削減有什么區(qū)別?
答:有關(guān)AT-Cut的說(shuō)明,請(qǐng)參閱常見問題解答第6號(hào)。條帶切割通常稱為具有AT切割角度的矩形水晶坯料。
答:Quartz是一種承載壓電特性的器件。以下簡(jiǎn)要說(shuō)明石英晶體的壓電特性:
如果壓電石英晶體具有鍍?cè)谙鄬?duì)面上的電極,并且如果在這些電極之間施加電勢(shì),則力將施加在晶體內(nèi)的束縛電荷上。如果晶振安裝正確,晶體內(nèi)會(huì)發(fā)生變形,并形成一個(gè)機(jī)電系統(tǒng),當(dāng)正確激勵(lì)時(shí),它會(huì)以共振頻率振動(dòng)。
16. 問:“晶體”和“條形諧振器”之間有什么區(qū)別?
答:條形諧振器是一種晶體,其中使用和安裝了AT條帶切割毛坯。條形諧振器的電氣特性比使用圓形毛坯的晶體更復(fù)雜。設(shè)計(jì)中需要更多的技巧和注意事項(xiàng)。條形諧振器以實(shí)現(xiàn)所需的電氣特性。
金洛鑫電子也是國(guó)內(nèi)名列前茅的晶振廠家,從事石英晶體的設(shè)計(jì),開發(fā),生產(chǎn)和銷售事業(yè),主要做32.768K,49U,49S,陶瓷晶振,石英諧振器,圓柱晶振,貼片晶振等頻率控制元器件。十幾年前,憑借專業(yè)的知識(shí)和技術(shù),為許多企業(yè)和工廠解決頻率元件難題,并提供合適的方案,是一家合格的石英水晶組件合作商。
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