晶振选型与应用知识
- 格式:doc
- 大小:2.23 MB
- 文档页数:8
晶振温差选型一、温度对晶振稳定性的影响晶振是一种具有高稳定性和精度的晶体谐振器,广泛应用于计算机、通信、电子医疗等领域。
但是,温度变化会对晶振的输出频率造成影响,因此,为了保证系统正常运行,需要选择温度系数小的晶振。
二、晶振的温度系数晶振的温度系数是指单位温度变化引起的频率变化率,通常用ppm表示,也就是说,±1℃温度变化对晶振频率的影响量。
一般常见的晶振温度系数在±10ppm左右,但也有部分低于±5ppm的高精度晶振。
三、晶振的温差性能晶振的温差性能是指晶振在温度变化时频率是否稳定的能力。
因为每个晶振都有一个温度范围,此范围内其频率变化量在±ppm以内,因此,为了确保系统能够正常运行,需要根据具体的需求选择适合的晶振。
四、选择晶振的注意事项1. 测定电路参数:在选择晶振之前,需要测定电路的参数,如负载容量、驱动电平等,以便选择适合的晶振。
2. 了解系统运作要求:不同的系统对晶振的稳定性、精度和频带范围有不同的要求,需要根据实际情况选择合适的晶振。
3. 选择温度系数小的晶振:温度系数小的晶振可以减少温度变化对系统运作的影响,更加稳定可靠。
4. 考虑温差范围:根据使用环境的温度范围选择适合的晶振,一般来说,要考虑到环境温度变化范围、温差对晶振的影响以及剩余裕度等因素,以确保系统的准确运作。
五、晶振选型流程1. 查找产品手册:首先,可以通过查找产品手册了解需要的基本参数,如频率、负载容量以及温度系数等。
2. 筛选合适的产品:查找到符合要求的产品后,需要通过筛选技术将产品的范围进一步缩小,以便找到最佳的选择。
3. 申请样品测试:在找到最佳的晶振之后,需要申请样品测试,以确保其性能和稳定性符合系统要求。
4. 生产批量生产:测试样品后,如果测试结果符合要求,则可以放心地进行批量生产。
六、结论晶振是一种非常重要的电子元器件,其稳定性和精度对整个系统的运作起着至关重要的作用。
恒温晶振、温补晶振选用指南晶体振荡器被广泛应用到军、民用通信电台,微波通信设备,程控电话交换机,无线电综合测试仪,BP机、移动电话发射台,高档频率计数器、GPS、卫星通信、遥控移动设备等。
它有多种封装,特点是电气性能规范多种多样。
它有好几种不同的类型:电压控制晶体振荡器(VCXO)、温度补偿晶体振荡器(TCXO)、恒温晶体振荡器(OCXO),以及数字补偿晶体振荡器(MCXO或DTCXO),每种类型都有自己的独特性能。
如果您需要使您的设备即开即用,您就必须选用VCXO或温补晶振,如果要求稳定度在0.5ppm以上,则需选择数字温补晶振(MCXO)。
模拟温补晶振适用于稳定度要求在5ppm~0.5ppm之间的需求。
VCXO只适合于稳定度要求在5ppm以下的产品。
在不需要即开即用的环境下,如果需要信号稳定度超过0.1ppm 的,可选用OCXO。
频率稳定性的考虑晶体振荡器的主要特性之一是工作温度内的稳定性,它是决定振荡器价格的重要因素。
稳定性愈高或温度范围愈宽,器件的价格亦愈高。
工业级标准规定的-40~+75℃这个范围往往只是出于设计者们的习惯,倘若-30~+70℃已经够用,那么就不必去追求更宽的温度范围。
设计工程师要慎密决定特定应用的实际需要,然后规定振荡器的稳定度。
指标过高意味着花钱愈多。
晶体老化是造成频率变化的又一重要因素。
根据目标产品的预期寿命不同,有多种方法可以减弱这种影响。
晶体老化会使输出频率按照对数曲线发生变化,也就是说在产品使用的第一年,这种现象才最为显著。
例如,使用10年以上的晶体,其老化速度大约是第一年的3倍。
采用特殊的晶体加工工艺可以改善这种情况,也可以采用调节的办法解决,比如,可以在控制引脚上施加电压(即增加电压控制功能)等。
与稳定度有关的其他因素还包括电源电压、负载变化、相位噪声和抖动,这些指标应该规定出来。
对于工业产品,有时还需要提出振动、冲击方面的指标,军用品和宇航设备的要求往往更多,比如压力变化时的容差、受辐射时的容差,等等。
一个号的晶体振荡器可以被泛应用到军、民用通信电台,微波通信设备,程控电话交换机,无线电综合测试仪,BP机、移动电话发射台,高档频率计数器、GPS、卫星通信、遥控移动设备等。
它具有多种封装类型,最主要的特点是电气性能规范多种多样。
它有以下几种不同的类型:电压控制晶体振荡器(VCXO)、温度补偿晶体振荡器(TCXO)、恒温晶体振荡器(OCXO),以及数字补偿晶体振荡器(MCXO或DTCXO),每种类型都有自己的独特性能。
如果你的设备需要即开即用,您就必须选用VCXO或温补晶振,如果你的要求稳定度在0.5ppm以上,凯越翔建议你选择数字温补晶振(MCXO)。
而模拟温补晶振则适用于稳定度要求在5ppm~0.5ppm之间的需求。
VCXO只适合于稳定度要求在5ppm以下的产品。
如果你的设备在不需要即开即用的环境下,如果需要信号稳定度超过0.1ppm的,可选用OCXO。
从频率稳定性方面考虑:晶体振荡器的主要特性之一是工作温度内的稳定性,它是决定振荡器价格的重要因素。
稳定性愈高或温度范围愈宽,器件的价格亦愈高。
工业级标准规定的-40~+75℃这个范围往往只是出于设计者们的习惯,倘若-30~+70℃已经够用,那么就不必去追求更宽的温度范围。
所以设计工程师要慎密决定特定应用的实际需要,然后规定振荡器的稳定度。
指标过高意味着花钱愈多。
晶体老化:造成频率变化的又一重要因素。
根据目标产品的预期寿命不同,有多种方法可以减弱这种影响。
晶体老化会使输出频率按照对数曲线发生变化,也就是说在产品使用的第一年,这种现象才最为显著。
例如,使用10年以上的晶体,其老化速度大约是第一年的3倍。
采用特殊的晶体加工工艺可以改善这种情况,也可以采用调节的办法解决,比如,可以在控制引脚上施加电压(即增加电压控制功能)等。
与稳定度有关的其他因素还包括电源电压、负载变化、相位噪声和抖动,这些指标应该规定出来。
对于工业产品,有时还需要提出振动、冲击方面的指标,军用品和宇航设备的要求往往更多,比如压力变化时的容差、受辐射时的容差,等等。
晶振怎么选?有哪些注意点?这里有详细说明!1.引言1.1 概述晶振是一种电子元件,广泛应用于电子设备中的时钟电路、计时器、通信系统等领域。
它主要用于产生稳定的时钟信号,确保电子设备的正常运行。
在电子设备中,晶振起到了至关重要的作用。
它能够提供稳定、准确的时钟信号,使得电子设备能够按照预定的时序工作。
通过晶振产生的时钟信号,我们可以精确地控制各个元器件的工作状态,从而保证整个电子系统的稳定性和可靠性。
在选择晶振的时候,需要考虑一些注意点。
首先,需要确定所需的频率范围。
不同的应用场景对晶振的频率要求是不同的,因此我们需要根据具体的需求来选择适合的频率范围。
其次,需要考虑晶振的稳定性和准确性。
晶振的稳定度和准确度决定了时钟信号的精度,对于一些对时间要求较高的应用场景,我们需要选择稳定性和准确度较高的晶振。
此外,还需要考虑晶振的尺寸和功耗。
不同的应用场景对晶振的尺寸和功耗要求也是不同的,我们需要根据具体的应用来选择适合的晶振类型。
总结起来,选择晶振时需要考虑频率范围、稳定性、准确性、尺寸和功耗等因素。
根据具体的应用需求,在这些因素中找到一个平衡点,选择合适的晶振,将有助于确保电子设备的正常运行和稳定性。
在进行晶振选择时,我们可以参考一些相关的技术规范和数据手册,以便更好地理解和评估不同晶振的性能指标,从而做出明智的决策。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构进行叙述,以便读者更好地了解晶振的选择要点和注意事项。
第一部分是引言。
在引言中,我们将概述晶振的作用,并明确本文的目的。
第二部分是正文。
正文将分为两个小节,分别介绍晶振的作用以及晶振的选择要点。
在2.1小节中,我们将详细介绍晶振的作用。
晶振作为电子设备中的重要元件,其作用十分关键。
我们将从频率稳定性、时钟精确性以及电路可靠性等方面逐一进行讲解,以帮助读者充分了解晶振的重要性。
在2.2小节中,我们将重点介绍晶振的选择要点。
在选择晶振时,需要考虑多种因素,如频率稳定性、温度特性、功耗以及封装形式等。
晶振选型及注意事项
晶振是电子电路中常用的一种元器件,它可将电子信号转化为精
准的时钟信号,应用广泛。
晶振选型及注意事项如下:
1. 晶振的选型应根据电路工作需要来选择,选定频率范围,以
及其稳定性、精度等参数。
2. 晶振的稳定性是指在一定温度范围内,晶振频率的波动范围。
需考虑电路工作要求对频率稳定性的要求,选择适当的晶振稳定性。
3. 晶振精度是指频率与额定频率的偏差,通常用ppm(百万分之几)表示。
频率精度越高,价格越贵,选择时需要根据实际需求权衡。
4. 晶振的电容值、电压等参数需根据电路的具体工作要求进行
选择。
5. 在实际应用中,需考虑晶体的品牌、生产厂家、质量和可靠
性等问题,选择信誉度高、生产工艺设备先进的品牌和厂家的晶振。
6. 在使用晶振的过程中,为保证其稳定性和精度,通常需要采
用合适的电路保护与调谐措施,如添加合适的防护、降噪等电路。
总之,晶振选型需根据电路工作要求选择适当的频率、稳定性、
精度等参数,且需要选择信誉度高、生产工艺设备先进的品牌和厂家
的晶振,在实际应用中需注意晶振的保护和调谐。
晶振选型及注意事项
晶振是电子元器件中的一种重要部件,广泛应用于电子产品中。
晶振选型及注意事项对于电子产品的性能和稳定性都有着至关重要
的影响。
以下是晶振选型及注意事项的相关内容:
一、晶振选型
1、频率范围:选择晶振的频率范围需要考虑到系统的需求,频率一般以MHz为单位,一般选择与系统主频相同的晶振。
2、精度:晶振的精度越高,系统的稳定性越好,但价格也越高,需要根据实际需求来选择。
3、尺寸:晶振的尺寸也需要与系统的尺寸相适应,一般来说,尺寸越小的晶振价格也越高。
4、供电电压:晶振的供电电压需要与系统的供电电压相适应,一般来说,晶振的工作电压在2.5V-5V之间。
5、温度特性:晶振的频率会受到温度的影响,一般来说,工作温度范围在-20℃~+70℃之间。
二、注意事项
1、防静电:晶振对静电非常敏感,需要在安装和使用过程中注意防静电。
2、防震动:晶振的震动会影响其性能,需要在使用时注意避免震动。
3、布局:晶振的布局需要注意与其他电路元件之间的干扰,尽量避免晶振与其他元件的干扰。
4、焊接:晶振的焊接需要注意温度和时间,过高或过长会影响晶振的性能。
5、保护:晶振需要进行保护,避免受到外界环境的影响,如湿度、灰尘等。
总之,晶振的选型及注意事项对于电子产品的性能和稳定性都有着至关重要的影响,需要在使用中认真注意。
Epson晶振选型手册引言概述:Epson晶振选型手册是一本提供关于Epson晶振选型的专业指导手册。
晶振作为一种重要的电子钟振装置,广泛应用于各类电子设备中,对于设备的稳定性和精准性起到关键作用。
本手册将从多个方面介绍Epson晶振的选型原则和方法,以帮助读者准确选型和应用。
正文内容:1. 晶振的基本原理1.1 晶振的作用与功能1.1.1 提供时钟信号1.1.2 稳定电子设备的工作频率1.1.3 控制和同步各设备之间的通信1.1.4 精确计时和定时功能1.2 晶振的工作原理1.2.1 晶体振荡原理1.2.2 纯谐振条件与频率稳定性1.2.3 晶振的构造与材料选择2. Epson晶振的特点与优势2.1 高稳定性和低功耗2.1.1 稳定性与频率偏移2.1.2 低功耗对电池寿命的影响2.2 宽温度范围和长寿命2.2.1 温度对晶振频率的影响2.2.2 长期使用的可靠性和稳定性2.3 大容量和小封装尺寸2.3.1 容量对数据传输速率的影响2.3.2 封装尺寸对电路板设计的要求3. Epson晶振选型原则3.1 需求分析和参数确定3.1.1 设备类型和用途3.1.2 工作频率和精度要求3.1.3 温度范围和环境影响3.2 选择适合的晶振类型3.2.1 晶振频率范围和精度等级3.2.2 温度补偿和温度响应特性3.2.3 封装尺寸和安装要求3.3 参考设计和测试验证3.3.1 参考电路设计3.3.2 振荡电路测试和频率测量3.3.3 选型结果评估和优化4. Epson晶振选型案例分析4.1 移动方式晶振选型4.1.1 高稳定性和小封装尺寸的需求4.1.2 多频段应用的选择考虑4.2 电子表计晶振选型4.2.1 长期使用和温度范围要求4.2.2 低功耗和电池寿命的平衡4.3 工业自动化控制晶振选型4.3.1 高频率和精度要求4.3.2 多通道同步和控制4.3.3 长寿命和可靠性的考虑5. Epson晶振应用注意事项5.1 环境温度和封装要求5.2 抗振动和抗干扰性能5.3 防静电措施和电源干扰5.4 长期使用和老化问题结语:本手册全面介绍了Epson晶振的选型原则和方法,包括晶振的基本原理、Epson晶振的特点与优势、选型原则、案例分析以及应用注意事项。
村田无源晶振使用指南及注意事项大家好,我是你们的好朋友小智。
今天我要给大家普及一下村田无源晶振的使用指南及注意事项,让大家在使用过程中更加得心应手。
我们要明确什么是无源晶振,它有什么作用?简单来说,无源晶振就是没有外部电源驱动的晶振,它的作用是提供一个稳定的频率信号给电路。
那么,接下来就让我们一起来看看如何正确使用村田无源晶振吧!1.1 选择合适的晶振型号在使用村田无源晶振之前,我们需要先了解自己的电路需要什么样的频率。
一般来说,晶振的频率有不同的范围,如2.4MHz、3.5MHz、40MHz等。
我们可以根据自己的需求来选择合适的晶振型号。
例如,如果你的电路需要一个2.4MHz的频率,那么你就需要选择一个2.4MHz的村田无源晶振。
1.2 安装晶振在选择了合适的晶振型号之后,我们就可以开始安装了。
要确定晶振的引脚方向。
一般来说,晶振有两个引脚,一个是VCC(电压),一个是GND(地)。
我们需要将这两个引脚分别连接到电路中的相应位置。
注意,连接时要确保接触良好,避免出现接触不良的情况。
1.3 调整频率在安装好晶振之后,我们还需要对晶振的频率进行调整。
这是因为不同型号的晶振可能存在一定的频率偏差,所以我们需要通过调整来使其达到最佳的工作状态。
调整频率的方法有很多种,这里给大家推荐一种简单的方法:使用示波器观察晶振的工作波形,根据波形来调整频率。
这种方法需要一定的电子基础知识和操作技巧,如果大家不熟悉的话,可以请教专业的电子工程师。
2.1 防止过热在使用村田无源晶振的过程中,我们还需要注意防止过热的问题。
因为晶振在工作过程中会产生热量,如果热量过大,可能会导致晶振损坏甚至失效。
为了防止这种情况的发生,我们可以采取以下措施:保持通风良好的环境。
不要长时间连续使用晶振。
在高温环境下尽量减少对晶振的使用。
2.2 避免静电干扰静电干扰也是影响村田无源晶振正常工作的一个重要因素。
为了避免静电干扰,我们可以采取以下措施:在操作过程中尽量避免触摸晶振。
石英晶振的运用准则和选用办法石英晶振的运用准则和选用办法石英晶振的运用准则1)挑选经实习证实质量安稳、牢靠性髙、有翻开出路、有超卓诺言的出产厂家的标准石英晶振,不能选用挑选的或残次的石英晶振。
2)石英晶振的技能功用、质量等级、运用条件等应满意计划电路的恳求。
3)在满意功用参数的状况下,应选用低功耗、低热阻、低损耗角、高功率增益、高效益的石英晶振。
4)国产石英晶振的优选。
首要挑选通过认证断定的契合国标的石英晶振;通过运用查看的契合恳求的可以安稳供货的石英晶振;有成劝运用阅历契合恳求的别的石英晶振。
5)进口石英晶振。
国外威望组织的PPL、QPL(质量断定合格的石英晶振清单,QualifiedProductList)中的石英晶振;出产进程中通过严厉挑选的髙牢靠石英晶振;通过国内运用查核契合恳求的髙质量的石英晶振。
石英晶振的运用办法石英晶振是优选的,契合类型的优选手册或国外威望组织发布的优选淸单PPL。
计划人员应拟定精确明晰的收买石英晶振的技能标准,为确保牢靠性恳求,标准应明晰挑选(含二次挑选)和质量一同性查验的办法和办法。
一同应按类型规矩拟定合格的石英晶振采购淸单。
关于影响石英晶振的牢靠性和质量的要素有必要在收买清单中明晰,如质量等级、环境条件、失功率、技能标准、封装办法、分外恳求(抗静电特性、温度计划等)、出产厂家等。
收买标准应按规矩经批阅后施行。
石英晶振在商品中的运用断定后,应估量其牢靠性,并思考是不是满意电路对石英晶振可掭性的恳求。
石英晶振运用中的降额计划降额计划是使构成电子商品的石英晶振运用中所接受的应力(电应力、温度应力、机械应力等)低于其计划的额外值,以抵达推迟石英晶振的参数老化、添加作业寿数、提髙运用牢靠性。
晶振应用场景和指标要求
晶振是一种用于产生稳定的电子信号的电子元件,它在许多电
子设备中都有广泛的应用。
以下是晶振的一些应用场景和指标要求:
1. 应用场景:
通信设备,晶振被广泛应用于无线通信设备、移动电话、卫
星通信等领域,用于产生稳定的时钟信号。
计算设备,晶振被用于计算机、微处理器、微控制器等设备中,以确保各个部件之间的协调和同步。
消费电子,晶振也广泛应用于各种消费电子产品,如电视、
音响、数码相机等,用于时序控制和数据传输。
工业控制,在工业自动化领域,晶振被用于PLC(可编程逻
辑控制器)、传感器和执行器等设备中。
2. 指标要求:
频率稳定性,晶振的频率稳定性是其最重要的指标之一,通常用ppm(百万分之一)来衡量,要求频率稳定性高,以确保设备的正常运行。
温度特性,晶振的频率随温度变化的特性也是需要考虑的,一般要求温度特性尽可能小,以适应不同的工作环境。
相位噪声,对于一些高要求的应用场景,如通信设备,对晶振的相位噪声也有一定的要求,要求相位噪声尽可能低。
工作温度范围,晶振的工作温度范围也是一个重要的指标,一般要求能够适应广泛的工作温度范围,特别是在工业领域。
总的来说,晶振作为一种重要的电子元件,在各种电子设备中都有着广泛的应用,其频率稳定性、温度特性、相位噪声和工作温度范围等指标都是需要考虑的重要因素。
在不同的应用场景下,对晶振的要求也会有所不同,因此在选择晶振时需要根据具体的应用需求来进行综合考虑。
mcu晶振电路MCU(Microcontroller Unit)晶振电路是现代电子设备中常见的一种时钟源电路,它为MCU提供了稳定的时钟信号,确保了MCU 的正常运行。
本文将介绍MCU晶振电路的工作原理、分类、选型和应用。
一、工作原理MCU晶振电路的核心是晶振,它是一种能够产生稳定频率的元件。
在MCU晶振电路中,晶振与MCU相连接,通过晶振的振荡来提供时钟信号。
MCU根据时钟信号来控制各个模块的工作,实现各种功能。
晶振是由压电材料制成的,其内部结构包括压电片和金属电极。
当加上外加电压时,压电片会发生压缩和膨胀,从而产生机械振动。
这种机械振动会通过压电片传递到晶振的金属电极上,产生电荷。
电荷的大小和频率与晶振的振荡频率成正比。
MCU晶振电路中通常采用双晶振结构,即使用两个晶振:一个用于系统时钟,另一个用于UART通信。
系统时钟晶振的频率通常较高,用于控制MCU内部各个模块的工作,而UART通信晶振的频率较低,用于串口通信。
二、分类根据晶振的工作原理和结构,MCU晶振电路可分为两大类:被动晶振和有源晶振。
1. 被动晶振:被动晶振是一种简单的振荡器,它不需要外部电源,只需通过振荡电路激励即可工作。
被动晶振的振荡频率由晶振本身的特性决定,一般在几十kHz到几十MHz之间。
被动晶振的优点是结构简单、成本低,但频率稳定性较差,适用于一些对时钟精度要求不高的应用。
2. 有源晶振:有源晶振是一种集成了振荡电路的晶振,它需要外部电源供电。
有源晶振通常通过PLL(Phase-Locked Loop,锁相环)技术来提高振荡频率的稳定性和精度。
有源晶振的优点是频率稳定性好、精度高,适用于对时钟精度要求较高的应用。
三、选型在选择MCU晶振电路时,需考虑以下几个因素:1. 频率要求:根据MCU的工作频率和具体应用需求选择合适的晶振频率。
一般情况下,MCU的时钟频率越高,晶振频率越高。
2. 稳定性要求:根据应用的精度要求选择合适的晶振类型。
石英晶振选型与应用知识石英晶体是压电晶体的一种,沿着特定的方向挤压或拉伸,它的两端会产生正负电荷,这种效应称为正压电效应;相反,对晶体施加电场导致晶体形变的效应,称为逆压电效应。
所以在石英晶片两面施加交变电场,晶片就会产生形变,而形变又会产生电场,这是一个周期转换的过程。
对于特定的晶片,这个周期是固定的,我们利用这个周期来产生稳定的基准时钟信号。
石英晶体元器件,是利用石英晶体的压电效应实现频率控制、稳定或选择的关键电子元器件。
包括石英晶体谐振器、石英晶体振荡器和石英晶体滤波器。
在石英晶片的两面镀上电极,经过装架、调频、封装等工序后制成石英晶体元件。
石英晶体元件与集成电路等其它电子元件组合成石英晶体器件。
本文主要介绍石英晶振:即所谓石英晶体谐振器(无源晶振)和石英晶体振荡器(有源晶振)的统称。
一般的概念中把晶振就等同于谐振器理解了,振荡器就是通常所指钟振。
石英晶振是一种用于稳定频率和选择频率的电子元件,已被广泛地使用在无线电话、载波通讯、广播电视、卫星通讯、仪器仪表等各种电子设备中.一、石英晶振的型号命名方法1.国产石英晶体谐振器的型号由三部分组成:–第一部分:表示外壳形状和材料,B表示玻璃壳,J表示金属壳,S表示塑料封型;–第二部分:表示晶片切型,与切型符号的第一个字母相同,A表示AT切型、B表示BT切型,–第三部分:表示主要性能及外形尺寸等,一般用数字表示,也有最后再加英文字母的。
JA5为金属壳AT切型晶振元件,BA3为玻壳AT切型晶振元件。
2石英晶体振荡器的型号命名有四部分组成:.–第一部分:主称用大写字母Z表示石英晶体振荡器;–第二部:类别用大写字母表示,其意义见下表:–第三部分:频率稳定度等级用大写字母表示,其意义见下表:–第四部分:序号用数字表示,以示产品结构性能参数的区别从型号上无法知道晶振元件的主要电特性,需查产品手册或相关资料才行。
二、石英晶振的结构特点1.石英晶体谐振器一般由外壳、晶片、支架(金属座)、外引线、引线等组成。
外壳材料有金属、玻璃、胶木、塑料等,外形有圆柱形、管形、长方形、正方形等多种。
晶片是从一块晶体上按一定的方位角切下的薄片,可以是圆形或正方形,矩形等。
按切割晶片的方位不同,可将晶片分为AT、BT、CT、DT、X、Y等多种切型。
不同切型的晶片其特性也不尽相同,尤其是频率温度特性相差较大。
晶片的两个对应表面上涂敷银层,由晶片支架固定并引出电极。
晶片支架分为焊线式和夹紧式两种。
通常,中、低频晶体振荡器采用焊线式晶片支架,而高频晶体振荡器采用夹紧式晶片支架。
石英晶体振荡器的工作原理基于晶片的压电效应(晶片两面加上不同极性的电压时,晶片的几何尺寸将压缩或伸张,此现象即为压电效应)。
当晶片两面加上交变电压时,晶片将随着交变信号的变化而产生机械振动。
当交变电压的频率与晶片的固有频率(只与晶片几何尺寸相关)相同时,机械振动最强,电路中的电流也最大,这即是晶体谐振特性。
2. 石英振荡器是在谐振器基础上已匹配好IC和电路。
在使用中只要输入额定直流电压就可以输出一定频率的谐振波,是有源振荡器,有时也称钟振。
石英晶体振荡器是目前精确度和稳定度最高的振荡器。
石英晶体振荡器是由品质因素极高的谐振器(石英晶体振子)和振荡电路组成。
晶体的品质、切割取向、晶体振子结构及电路形式等因素共同决定了振荡器的性能。
三、石英晶体谐振器和石英晶体振荡器的区别谐振器与振荡器的根本区别就在于有源与无源,也可以说是主动与被动。
1.石英晶体谐振器:无源晶体(Crystal)石英晶体要和分立的阻容元件协同工作才能产生振荡信号。
我们经常使用的2引脚或者3引脚的晶振即是这种晶体。
2.石英晶体振荡器:有源晶振(Oscillator):用石英晶体作振荡器时,通常要结合具体的振荡电路完成一个完整的振荡功能,这个完整的振荡电路就是有源电路,而其中所用的一块晶体就是无源晶体;如果把完整的带晶体的振荡电路(或者再加点其他控制功能电路)集成在一起,封装好,引出几个引脚(通常为四个引脚,贴片式封装)出来,这就是有源晶振(Oscillator)。
有源晶振是晶体经过深加工的产品。
振荡器比谐振器多了一个控制电路。
晶体谐振器有一些等效参数,不同的使用环境可能会有不同的要求,比如有些使用中对负载电容C0 / C1 有要求,选用时还要考虑环境温度、负载电容、频率精度甚至DLD 等要求,这就要求外围振荡电路的参数要加一些控制才能输出稳定的频率。
晶体振荡器就避免了这些麻烦,振荡电路已经由生产厂家做好,使用时只需要提供一个稳定的电源供电就可以有稳定输出了。
另外振荡器还有一些辅助功能的,比如,压控晶振(VCXO)、温补晶振(TCXO)、恒温晶振(OCXO)等,这些振荡器可以满足直接使用谐振器时难以做到的一些精密控制。
像OCXO 的频率精度可以做到E-9 量级。
其次,晶振是用晶体谐振器作成的,为了在别的部件上面,作为信号载波,或时序。
以符合所生产产品的要求。
四、石英晶振器主要特性参数1.石英晶体谐振器:无源晶体(Crystal) 主要特性参数:标称频率晶体元件规范指定的频率串联谐振频率(Fs) 等效电路中串联电路的谐振频率并联谐振频率(Fp) 等效电路中并联电路的谐振频率负载频率(FL) 晶体带负载时的频率负载电容(CL) 与谐振器联合决定工作频率的有效外界电容静电容(C0) 等效电路中与串联臂并联的电容动电容(C1) 等效电路中串联臂中的电容动态电感(L1) 等效电路中串联臂中的电感动态电阻(R1) 等效电路中串联臂中的电阻频率精度工作频率与标称频率的偏差等效电阻(ESR) 谐振器与规定的负载电容串联的总阻抗频率温度特性频率随温度变化的特性室温频率偏差谐振器在室温下频率的偏差频率/负载牵引系数(Ts) 负载电容对频率影响的能力老化率晶体频率随时间的漂移Q值晶体的品质因数激励功率(电平)谐振器工作时消耗的功率激励功率依赖性(DLD) 谐振器在不同激励功率下参数的特性温度频率偏差频率随温度变化与标称频率的偏差工作温度范围谐振器规定的工作温度范围泛音晶体的机械谐波寄生响应晶体除主响应(主频率)外的其他频率的响应2.石英晶体振荡器:有源晶振(Oscillator):主要特性参数:标称频率晶体元件规范指定的频率频率温度特性振荡频率随温度变化而改变的特性长期频率稳定度振荡器长时间工作频率的稳定性短期频率稳定度振荡器短时间工作频率的稳定性温度频率偏差振荡频率随温度的偏差室温频率偏差在室温时振荡频率的偏差起振时间振荡输出达到规定值的时间上升时间(方波输出)方波输出时波形从10%到90%所需的时间下降时间(方波输出)方波输出时波形从90%到10%所需的时间占空比(方波输出) 方波输出时正脉冲宽度占周期的百分比频率精度振荡频率相对标称频率的精确程度消耗电流振荡器工作时消耗的电流相位噪声信号中相位的随机变化量最大电压(方波输出)振荡器输出电压最大值最小电压(方波输出)振荡器输出电压最小值基准温度初始精度振荡器在规定基准温度下的振荡频率的精度频率—电压允差根据输入电压的最大,最小和标称值来确定频率—负载允差根据负载的最大,最小和标称负载来确定谐波与副谐波失真谐波和副谐波响应的程度杂波响应规定带宽内与杂波输出有关的非谐波响应耐过压能力振荡器经受120%规定电源电压的最大的过压能力峰-峰值(Vpp)输出电压最大与最小的差值负性阻抗晶体串联电阻,使振荡器从振到不振时的阻值五、石英元器件的分类及选型(一) 石英元器件的分类(二) 石英元器件的选型1.石英晶体谐振器根据其外型结构不同可分为HC-49U、HC-49U/S、HC-49U/S•SMD、UM-1、UM-5及柱状晶体等。
HC-49U适用于具有宽阔空间的电子产品如通信设备、电视机、电话机、电子玩具中。
HC-49U/S适用于空间高度受到限制的各类薄型、小型电子设备及产品中。
HC-49U/S•SMD为准表面贴装型产品,适用于各类超薄型、小型电脑及电子设备中。
柱状石英晶体谐振器适用于空间狭小的稳频计时电子产品如计时器、电子钟、计算器等。
UM系列产品主要应用于移动通讯产品中,如BP机、移动手机等。
石英晶体谐振器主要用于频率控制和频率选择电路。
2.石英晶体振荡器分非温度补偿式晶体振荡器、温度补偿晶体振荡器(TCXO)、电压控制晶体振荡器(VCXO)、恒温控制式晶体振荡器(OCXO)和数字化/μp补偿式晶体振荡器(DCXO/MCXO)等几种类型。
其中,无温度补偿式晶体振荡器是最简单的一种,在日本工业标准(JIS)中,称其为标准封装晶体振荡器(SPXO)。
a..温度补偿晶体振荡器(TCXO)TCXO是通过附加的温度补偿电路使由周围温度变化产生的振荡频率变化量削减的一种石英晶体振荡器。
TCXO的温度补偿方式目前在TCXO中,对石英晶体振子频率温度漂移的补偿方法主要有直接补偿和间接补偿两种类型:(1)直接补偿型直接补偿型TCXO是由热敏电阻和阻容元件组成的温度补偿电路,在振荡器中与石英晶体振子串联而成的。
在温度变化时,热敏电阻的阻值和晶体等效串联电容容值相应变化,从而抵消或削减振荡频率的温度漂移。
该补偿方式电路简单,成本较低,节省印制电路板(PCB)尺寸和空间,适用于小型和低压小电流场合。
但当要求晶体振荡器精度小于±1pmm时,直接补偿方式并不适宜。
(2)间接补偿型间接补偿型又分模拟式和数字式两种类型。
模拟式间接温度补偿是利用热敏电阻等温度传感元件组成温度-电压变换电路,并将该电压施加到一支与晶体振子相串接的变容二极管上,通过晶体振子串联电容量的变化,对晶体振子的非线性频率漂移进行补偿。
该补偿方式能实现±0.5ppm的高精度,但在3V以下的低电压情况下受到限制。
数字化间接温度补偿是在模拟式补偿电路中的温度—电压变换电路之后再加一级模/数(A/D)变换器,将模拟量转换成数字量。
该法可实现自动温度补偿,使晶体振荡器频率稳定度非常高,但具体的补偿电路比较复杂,成本也较高,只适用于基地站和广播电台等要求高精度化的情况。
高精度、低功耗和小型化,仍然是TCXO的研究课题。
在小型化与片式化方面,面临不少困难,其中主要的有两点:一是小型化会使石英晶体振子的频率可变幅度变小,温度补偿更加困难;二是片式封装后在其回流焊接作业中,由于焊接温度远高于TCXO的最大允许温度,会使晶体振子的频率发生变化,若不采限局部散热降温措施,难以将TCXO的频率变化量控制在±0.5×10-6以下。
但是,TCXO的技术水平的提高并没进入到极限,创新的内容和潜力仍较大。
b.电压控制晶体振荡器(VCXO)电压控制晶体振荡器(VCXO),是通过施加外部控制电压使振荡频率可变或是可以调制的石英晶体振荡器。