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石英晶振设计备注

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浏览:- 发布日期:2019-05-16 10:26:08【
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石英晶振设计备注

串联与并联

"串联"谐振晶体用于振荡器反馈环路中不含无功分量的电路中."并联"谐振晶体用于在振荡器反馈环路中包含无功分量(通常是电容器)的电路中.这种电路依赖于无功元件和晶体的组合,以实现必要的相移,从而启动并保持在额定频率的振荡.两个这样的电路的基本描述

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图1

负载电容

这是指晶振外部的电容,包含在振荡器电路的反馈环路中.如果应用需要一个"并联"谐振晶体,则必须指定负载电容的值.如果应用需要一个"串联"谐振晶体,则负载电容不是一个因素,也不需要指定.负载电容是PCB上晶振引脚上测量或计算的电容值.

频率容差

频率容差指在特定温度(通常为+25°C)下与标称值的允许偏差,单位为ppm.

频率稳定度

频率稳定性指额定温度范围内的容许偏差,单位为百万分之几(PPM).偏差以+25°C时测得的频率为基准.

老化

老化是指晶体单位经历的频率随时间的累积变化.影响时效的因素有过高的驱动电平,各种热效应,线材疲劳和摩擦磨损.采用低工作环境和最小石英晶体振荡器驱动电平的电路设计将降低老化率.

可拉性可拉性是指晶体单元的频率从自然谐振频率(fr)到负载谐振器频率的变化(fL),或者从一个负载谐振频率到另一个负载谐振频率.见图6在给定的负载电容值下,给定晶体单元表现出的可拉性的量是并联电容(CO)和运动电容的函数1)的晶体单元.

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图2

等效电路等效电路,如图7,是在自然谐振频率下操作时石英晶振单元的电描述.CO或并联电容表示晶体电极的电容加上保持器和引线的电容.R1,c1,和我1构成晶体的“运动臂”,称为运动参数.运动电感(L1)表示晶体单元的振动质量.运动电容(c1),表示石英的弹性和电阻(R1),表示发生在石英内的体积损失.

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图3

阻抗/电抗曲线晶体具有两个零相位频率,如图82.第一个或两者中较低的一个是串联谐振频率,表示为(f此时,晶体在电路中表现为电阻性,阻抗最小,电流最大.随着频率增加超过串联谐振点,贴片晶振在电路中表现为感性.当运动电感和并联电容的电抗消除时,晶体处于反谐振频率,表示为(f

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图4

品质因数(Q)

晶体单位的“Q”值是单位相对质量或振荡效率的量度.晶体单元可达到的最大稳定性取决于“Q”值.在图8

以上,串联和并联频率之间的间隔称为带宽.带宽越小,Q值越高,电抗斜率越陡.外部电路元件电抗的变化对高Q晶体的影响较小(较小的“可拉性”),因此这样的器件更稳定.

负载电容的计算

如果并联版本的电路配置如图5所示,则可以通过下式计算负载电容:cL1*cL

2cL=cL1+cL2+杂散

CSTRAY包括的微处理器芯片的引脚间输入和输出电容晶体1以及晶体2引脚,加上任何寄生电容.根据经验,CSTRAY可以假定等于5.0pF.因此,如果CL1=CL2=50pF,CL=30pF.

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调整灵敏度

调整灵敏度是负载电容值增量变化时增量小数频率变化的量度.调整灵敏度(S)用ppm/pF表示,计算公式如下:S=c1

*10000002*cT

2其中(cT)是co和c的和L

表面贴装器件的回流焊SMD晶振单元的安装通常通过焊料回流来完成,在图9

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要么通过红外加热,要么通过气相.下图描述了两种方法中每种方法的推荐时间和温度:

快速通道
pass
+ 快速通道