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晶振知识培训教程
技术员知识培训;;石英晶体常规技术指标;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???态电容是一对相关量,它的常用公式为:
L1=1/(2πF0)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:
DL≈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;晶体测量设备;美国SA公司测试设备;香港科研公司测试设备;石英晶体应用过程中应注意的问题; 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
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