晶体元件的主要参数.doc

晶体元件的主要参数 1.1等效电路 晶体谐振器的等效电路图见图1。 L1、C1、R1C0组成。这些参数之间都是有联系的，一个参数变化时可能会引起其他参数变化。而这些等效电路的参数值跟晶体的切型、振动模式、工作频率及制造商实施的具体设计方案关系极大。 下面的两个等式是工程上常用的近似式： 角频率ω=1/ 品质因数Q=ωL1/R1 其中 L1为等效动电感，单位mH C1为等效电容，也叫动态电容，单位fF R1为等效电阻，一般叫谐振电阻，单位Ω 图2、图3、图4给出了各种频率范围和各种切型实现参数L1、C1、R1 图2常用切型晶体的电感范围 3 常用切型的电容范围 3：1的差别，批和批之间的差别可能会更大。对于一给定的频率，采用的晶体盒越小，则R1L1的平均值可能越高。 1.2 晶体元件的频率， ,当频率接近晶体盒下限时,应与供应商沟通。下表是不同晶体盒可实现的频率范围。 　 4 充有一个大气压力气体（90%氮、10%氦） 晶体盒型号 振动模式 频段（MHz） HC-49U AT基频 1.8432-30 BT基频 20-40 AT三次泛音 20-85 AT五次泛音 50-180 HC-49S AT基频 3.579-30 AT三次泛音 20-65 AT五次泛音 50-150 SMD7×5 AT 基频 6-40 AT 三次泛音 33-100 AT 五次泛音 50-180 SMD6×3.5 AT 基频 8-40 AT 三次泛音 35-100 AT 五次泛音 50-180 SMD5×3.2 AT 基频 12-45 AT 三次泛音 35-100 AT 五次泛音 60-180 1.3 频差 电路设计人员可能只规定室温频差，但对于在整个工作温度范围内要求给定频差的应用，除了给定室温下的频差还应给出整个工作温度范围内的频差。给定这个频差时，应充分考虑设备引起温升的容限。 通常有两种方法规定整个工作温度范围的频差。 1）规定总频差 -10℃—+85℃，总频差为±50×10-6 2）规定下列部分频差 10×10-6 在-30—+60℃温度范围内，相对于基准温度实际频率的频差±20×10-6 对于温度曲线为抛物线的BT切晶体，可以规定基准温度下的频差为正公差，如+20×10-6 一般来讲,应该根据系统的要求来确定晶体元件的工作范围及频率允许偏差。 1.4 频率温度特性 5给出了常用切型的频率温度特性关系的理论曲线。常用的晶体谐振器主要是AT切的BT切型，由于AT切的温度频差更容易控制，因此温度频差要求较严的晶体多选用AT切晶体，图6给出了比较完整的一系列AT切晶体的频率温度特性的理论曲线。这些曲线表明，可以选定特定的角度范围来保证在规定的温度范围内得到规定的性能。实际上由于设计制造的多种限制，这些理论曲线仅供做为指导性资料。应当说明的是在选择较小的温度频差时需要付出较高的代价。对于一般用作数字电路（如PC）时钟的应用场合，±30×10-6、50×10-6的温度频差已经足够了，只有在通信系统和精确计时基准的应用时才会考虑更严的温度频差。 图7表明了AT切晶体当规定特别小温度频差时所花费的代价。过严的频差会导致制造成本的增加，设计人员应充分评估所需的频差范围。 图7 AT切晶体元件频率允许偏差/温度范围的难度情况 1.5 激励电平的影响 (微量变化)，一般来说，AT切晶体的频率会随激励电平增大而略有升高。过高的激励电平会导致谐振器温度特性的畸变，并激活寄生模。过高的激励使晶体发热和应力过大，从而产生不可逆的频率漂移。 DLD）。因此，晶体在电路中实际使用的激励电平不应过大和过小。 IEC推荐的激励功率的常用值。 2mw、1mw、0.1mw（100μw）、0.05mw（50μw）、0.02mw（20μw）、0.01mw（10μw）、0.001 mw(1μw) 5MHz以下 500μw以上, 一般 100μw。 1.6 老化 对AT切晶体来说，在晶体使用初期，老化主要受元件内部应力释放影响，频率向升高方向变化，而后期受电极膜吸附的影响，，其频率按对数关系向降低方向变化，随时间增加变化量逐渐降低，见图4。为减小出厂时的老化率，生产商大都对产品进行了预老化。 ,而它并非明确的试验条件,这种“水平”，是通过生产有计划的抽检而获得的。可能某些个别晶体元件比规定水平会差，这是允许的。 5×10-6以下，对于普通精度产品（频差大于±30×10-6）的应用来说，老化指标对元件工作影响并不是很重要，对于小公差（±0×1