《晶振知识培训》课件

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1、技术员知识培训石英晶体常规技术指标标称频率晶体元件规范所指定的频率。调整频差基准温度时，工作频率相对于标称频率的最大允许偏离。常用ppm（1/106）表示。温度频差在整个温度范围内工作频率相对于基准温度时工作频率的允许偏离。常用ppm（1/106）表示。谐振电阻（Rr）晶体元件在串联谐振频率Fr时的电阻值。负载电容（CL）与晶体元件一起决定负载谐振频率FL的有效外界电容静态电容（C0）等效电路静态臂里的电容。它的大小主要取决于电极面积、晶片厚度和晶片加工工艺。它的常用计算公式为：C0=KC0×Ae×F0＋C

2、常数KC0——电容常数，其取值与装架形式、晶片形状有关;Ae——电极面积，单位mm2；F0——标称频率，单位KHz；C常数——常数，单位PF;动态电容（C1）等效电路中动态臂里的电容。它的大小主要取决于电极面积，另外还和晶片平行度、微调量的大小有关。它的常用公式为：C1=KC1×Ae×F0＋C常数KC1——电容常数；Ae——电极面积，单位mm2;F0——标称频率，单位KHz;C常数——常数，单位PF;动态电感（L1）等效电路中动态臂里的电感。动态电感与动态电容是一对相关量，它的常用公式为：L1=1/(2πF

3、0）2C1(mh)串联谐振频率（Fr）晶体元件电气阻抗为电阻性的两个频率中较低的一个。负载谐振频率（FL）晶体元件与一负载电容串联或并联，其组合阻抗为电阻性的两个频率中的一个频率。品质因数（Q）品质因数又称机械Q值，它是反映谐振器性能好坏的重要参数，它与L1和C1有如下关系Q=wL1/Rr=1/wRrC1如上式，R1越大，Q值越低，功率耗散越大，而且还会导致频率不稳定。反之Q值越高，频率越稳定。相对负载频率偏置（DL）晶体负载谐振频率相对于串联谐振频率的变化量DL=(FL-Fr)/Fr，可由下式近似计算：D

4、L≈C1/2（C0＋CL）相对频率牵引范围（DL1,L2）晶体在两个固定负载间的频率变化量。D(L1,L2)=│(FL1-FL2)/Fr│=│C1(CL2-CL1)/2(C0+CL1)(C0+CL2)│牵引灵敏度（TS）晶体频率在一固定负载下的变化率。TS≈-C1*1000/2*（C0+CL）2激励电平相关性（DLD）由于压电效应，激励电平强迫谐振子产生机械振荡，在这个过程中，加速度功转化为动能和弹性能，功耗转化为热。后者的转换是由于石英谐振子的内部和外部的摩擦所造成的。摩擦损耗与振动质点的速度有关，当震荡

5、不再是线性的，或当石英振子内部或其表面及安装点的拉伸或应变、位移或加速度达到临界时，摩擦损耗将增加。因而引起频率和电阻的变化。加工过程中造成DLD不良的主要原因——谐振子表面存在微粒污染。主要产生原因为生产环境不洁净或非法接触晶片表面；——谐振子的机械损伤。主要产生原因为研磨过程中产生的划痕。——电极中存在微粒或银球。主要产生原因为真空室不洁净和镀膜速率不合适。——装架是电极接触不良；——支架、电极和石英片之间存在机械应力。寄生响应所有晶体元件除了主响应（需要的频率）之外，还有其它的频率响应。减弱寄生响应的

6、办法是改变晶片的几何尺寸、电极，以及晶片加工工艺，但是同时会改变晶体的动、静态参数。寄生响应的测量⑴SPDB用DB表示Fr的幅度与最大寄生幅度的差值；⑵SPUR在最大寄生处的电阻；⑶SPFR最小电阻寄生与谐振频率的距离，用Hz或ppm表示。加工难度大的指标调整频差小于+/-5PPM。温度范围宽频差窄的。有Q值要求的。49S晶体矮壳的。有C0、C1、TS的。晶体测量设备目前晶体测试仪组成方式多为网络分析仪（或厂家自制网络分析卡）加专用软件。测试功能强,几乎所有的晶体参数全能测出。目前世界晶体行业公认的设备厂商

7、有美国S&A公司、香港科研公司，他们的设备准确度高、稳定性好、应用面广。美国S&A公司测试设备250A350A350B250B香港科研公司测试设备KH1200KH1102KH3020KH3288石英晶体应用过程中应注意的问题防止对晶体破坏石英晶体的心脏部件为石英晶片，它随晶体频率的增加而变薄，因此对于中、高频晶体在使用、运输过程中应避免发生剧烈冲击和碰撞。以防因晶片破裂而造成产品失效。石英晶体是靠导电胶连接基座和晶片的。导电胶的主要成分是银粉和环氧树脂。环氧树脂在高温下会失效。因此建议石英晶体应避免在150

8、℃以上长时间存放。规定工作温度范围及频率允许偏差工程师可能只规定室温下的频差。对于在整个工作温度范围内要求给定频差的应用，还应该规定整个工作温度范围的频差，规定这种频差时，应该考虑设备引起温升的容限。规定整个工作范围内频差的基本方法有两种：⑴规定整个温度范围内的总频差，如：-20-70℃范围总频差为±50ppm，这种方法一般用于具有较宽频碴而不采用频率微调的场合。⑵规定下列部分的频差：a.基准温度下的频差为±20