晶振名词解释

晶振名词解释23 May 2019

晶振简单说明

公称频率及容许误差(NominalFrequencyandTolerance)

在正确的振荡线路匹配下,从振荡线路输出的频率,称之为“公称频率(nominalfrequency)”.频率单位为MHz或KHz.实际的批量生产及振荡线路应用上,产品在室温环境(25°)中都会有一些相对于中心频率的频率散布误差.这类型的频率容许误差的最大散布值,一般是以ppm(partspermillion)或%(percent)来表示.

频偏误差的计算公式如下：频偏误差=（量测频率值–中心频率值）/中心频率值x1,000,000（得出的单位为ppm）。

例如FC-12M的32.768kHz晶振，误差为20ppm，则说明最差情况下误差频率为32.768kHz*20/1000000=0.65536Hz。

1天需要振荡24x60x60x32768次，如果出现偏差则1天多振荡24x60x60x0.65536次，则是多了1.728s。

也可以这样计算：24x60x60x20ppm=1.728s。

基本波振荡及倍频振荡模态(FundamentalandOvertoneVibrationsMode)

在AT切割角度的石英晶体共振子主要是以厚度剪切振荡模态存在.石英晶体在共振时,除了基本波振荡之外,高阶的倍频共振也与基本波振荡同时存在于石英晶体的电极区域之间.但是,由于压电材料的电极是电气相位相反的振动环境,所以,祇有奇数倍(oddnumber)的高频倍频可以发生,偶数倍(evennumber)的倍频共振在石英晶体共振子是不会存在的.

负载电容(LoadCapacitance,CL)

振荡线路上的”负载电容(loadcapacitance)”定义为:从石英晶体共振子的两个端子看向振荡线路所遭遇到的所有电容值.负载电容在线路上可以与石英晶体共振子以并联(parallel)或以串联(series)的方示连接.以并联方式连接的振荡线路中,负载电容(CL)的大小会影响公称频率的特性.这种负载电容并联线路的共振频率以fL表示.

频率对温度稳定性(Frequency-TemperatureStability)

石英频率因温度变化而改变,这是因起于石英材料在各个坐标轴向的热膨胀系数不同,当温度变化时,各轴向晶格距产生些许变化.当引用不同的切割角度时,不同振荡模态的之变化也会不同.

以AT切割角度的厚度剪切振荡模态的设计,一般是采用摄氏25度作为参考温度点的频率来定义在工作环境温度范围内的频率变动的稳定性.在定义这项频率对温度稳定性参数的同时,也应该一同规范出相对应的工作环境

温度范围(OperationTemperatureRange)

石英频率组件频率对温度稳定性的特性,亦如同公称频率误差一样,是以ppm或是以%为计量单位.组件的频率温度特性曲线与石英的切割角度,振荡模态,表面处理及外型尺寸都有很大的关系.除此之外,振荡线路上的负载电容(CL),驱动功率(drivelevel)的特性,也会影响到振荡线路输出频率对温度变化的稳定性.

等效串联阻抗(EquivalentSeriesResistance,ESR)

当石英晶体串联振荡在fs时,C1及L1是相反相位而互相抵消,整个共振子的动态支臂(motionalarm)的导纳(admittance)是接近最小阻抗值R1.这时候整个石英晶体共振子的表现仅是一个电阻性的组件.电阻值R1是整个组件的机械性能量损耗.其中包含了石英材料,接着材料及封装材料上所有的能量损耗.

动态电容(MotionalCapacitanceC1)及动态电感(MotionalInductanceL1)