晶体的特点及参数资料下载

  晶体的主要组成部分是二氧化硅，俗称石英。石英具有非凡的机械和压电特性，使得从19世纪40年代中期以来一直作为基本的时钟器件。如今，只要需要时钟的地方，工程师首先想到的就是晶体，但是随着应用的不断深入，晶体的一些固有的缺陷也随之暴露出来。如今新技术不断涌现，并带来很大的变化。     晶体的特点及参数     封装   晶体的封装如图1所示，有三部分组成：金属上盖，带有电极的石英片和陶瓷底座。一般来说，还需要向密封壳内充氮气。   现在几乎所有的陶瓷密封装都是由三家日本公司提供，但是由于日本地震和海啸，产量严重受影响。今后很长一段时间将难以满足市场需求。        图1 晶体封装图     石英材料石英以其固有的压电特性成为晶体中的主要部分。但是它必须经过切割打磨才能使用，由于其厚度非常薄，虽然采取了保护措施，但是其抗震性一直是大家所担心的。     精度     所谓精度就是实际的时钟频率偏离标准时钟频率的程度。用公式表示为：   Error （PPM） = （Factual-Ftarget） / Ftarget * 10E6   Error：精度   Factual：实际频率   Ftarget：标准频率   PPM：百万分之一   在晶体的应用中，有这几个方面需要考虑：   1） 频率公差：就是在通常的环境温度下（25°C+/-5°C）实际频率偏离标准频率的值。   2） 频率温度特征：就是在整个温度变化范围内，实际频率偏离标准频率的值。现在通常有三种温度范围：0°C--70°C，-20°C--70°C和-40°C--85°C。   3） 老化：晶体的内部特性随着时间的推移发生变化引起的频率的偏差，称为晶体的老化。一般来说，第一年晶体的精度受老化的影响为5PPM，以后每年大约为1-3PPM。如果一个产品的设计生命周期为10年，则老化带来的频率精度变化最高可达32PPM。   4） 负载电容精度变化引起频率的变化：这个因素往往容易被忽视。在晶体的应用中有两种工作模式，串行振荡模式和并行振荡模式。由于并行模式设计灵活并且有很高的输出精度，现在已成为市场主流。 图2是并行振荡模式的等效电路图：        图2 并行振荡模式等效电路图     R1：动态阻抗   C1：动态电容   L1：动态电感   C0：静态电容   CL：负载电容   并行振荡模式的频率可根据以下公式：   FL=［1/2π√（L1*C1））］*√［1+C1/（C0+CL）］   其中［1/2π√（L1*C1））］是晶体串行振荡模式的频率   根据泰勒展开：   FL=［1/2π√（L1*C1）］*［1+C1/2（C0+CL）］ （1）   从公式中可以看出，频率与C0，C1和CL都有关。   在基频谐振中C1为10-30fF，一般取值为20fF。C0取值与晶体的尺寸有关，一般取值为5pF。但是CL的计算与晶体外接电容和和材料有关。下图是参考电路图        图3 晶体外接负载电容示意图