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石英晶體振蕩器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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