1、水晶振動(dòng)知識(shí)介紹，水晶結(jié)晶的通常技術(shù)指標(biāo)，標(biāo)稱(chēng)頻率水晶元件規(guī)范指定的頻率。 調(diào)整頻率差基準(zhǔn)溫度時(shí)，動(dòng)作頻率相對(duì)于標(biāo)稱(chēng)頻率的最大容許偏差。 常用ppm(1/106 )表示。 溫度頻率差在溫度范圍整體中動(dòng)作頻率相對(duì)于基準(zhǔn)溫度時(shí)的動(dòng)作頻率的容許偏差。 常用ppm(1/106 )表示。 諧振電阻(Rr )在水晶元件的串聯(lián)諧振頻率Fr下的電阻值。 負(fù)載電容(CL )與晶體元件一起確定負(fù)載諧振頻率FL的有效外部電容，并且靜態(tài)電容(C0 )等于電路靜態(tài)臂的電容。 其大小主要取決于電極面積、晶片厚度、晶片加工工藝。 其常用修正公式是C0=KC0AeF0C常數(shù)KC0電容常數(shù)，其可取值為固定形式、與晶片形狀有關(guān)的

2、Ae電極面積、單位mm2； F0標(biāo)稱(chēng)頻率、單位KHz； c常數(shù)、單位PF； 動(dòng)態(tài)電容器(C1 )等效電路中的動(dòng)態(tài)臂中的電容器。 其大小主要依賴(lài)于電極面積，另外也與晶片平行度微調(diào)量的大小有關(guān)。 其公式為C1=KC1AeF0C常數(shù)KC1電容常數(shù)。Ae電極面積、單位mm2； F0標(biāo)稱(chēng)頻率、單位KHz； c常數(shù)、單位PF； 動(dòng)感(L1)等效電路中的動(dòng)臂中的電感。 動(dòng)感和動(dòng)態(tài)電容是一對(duì)相關(guān)量，其常用公式是L1=1/(2F0)2C1 (mh )串聯(lián)諧振頻率(Fr )晶體元件的電阻為電阻性的兩個(gè)頻率中較低的一個(gè)。 具有負(fù)載諧振頻率(FL )的晶體元件與負(fù)載電容串聯(lián)或并聯(lián)連接，并且其組合阻抗是電阻性?xún)蓚€(gè)頻率中

3、的一個(gè)頻率。 質(zhì)量系數(shù)(q )的質(zhì)量系數(shù)也稱(chēng)為機(jī)械q值，是反映諧振器性能好壞的重要?dú)垔W儀表，L1和C1的關(guān)系如Q=wL1/Rr=1/wRrC1的式那樣，R1越大，q值越低，功耗大，并且頻率不穩(wěn)定。 相反，q值越高，頻率越穩(wěn)定。 相對(duì)于負(fù)載頻率偏置(DL )，結(jié)晶負(fù)載諧振頻率相對(duì)于串聯(lián)諧振頻率的變化量DL=(FL-Fr)/Fr是DLC1/2(C0CL )相對(duì)頻率引入范圍(DL1，L2)的結(jié)晶D(L1， l2)=(fl1- fl2)/fr=c1(cl2- cl1)/2 (c0cl1) (c0cl2)引入靈敏度(TS )的晶體頻率一定的TS-C1 *1000/2*(C0 CL)2由于激勵(lì)電平相關(guān)性(

4、DLD )壓電效應(yīng)，激勵(lì)電平變?yōu)橹C振器后者的變換是由水晶諧振器的內(nèi)部和外部的摩擦引起的。 摩擦損失與振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的速度有關(guān)，振動(dòng)不是直線性的，水晶振子的內(nèi)部和其表面和安裝點(diǎn)的伸長(zhǎng)和變形，位移和加速度達(dá)到臨界時(shí)，摩擦損失增加。 引起頻率和電阻的變化。 加工中引起DLD不良的主要原因諧振子表面存在微粒污染。 主要產(chǎn)生原因是生產(chǎn)環(huán)境污染或與晶片表面不正當(dāng)接觸，造成諧振器的機(jī)械損傷。 主要的產(chǎn)生原因是研磨中產(chǎn)生的傷痕。 電極中存在微粒子和銀球。 主要產(chǎn)生原因是真空腔的污垢和電鍍速度不當(dāng)。 支架在電極接觸不良的支架、電極和水晶板之間存在機(jī)械應(yīng)力。 寄生響應(yīng)所有晶體元件除主響應(yīng)(所需頻率)以外還有其他頻率響應(yīng)

5、。 減弱寄生響應(yīng)的方法是改變晶片的幾何尺寸、電極、晶片加工工藝，同時(shí)改變晶體的動(dòng)態(tài)殘奧計(jì)。 寄生響應(yīng)的測(cè)量SPDB用DB表示Fr的幅度和最大寄生幅度的差，用Hz或ppm表示SPUR的最大寄生部位的電阻SPFR最小電阻寄生和諧振頻率的距離。 用加工難易度高的指標(biāo)，將頻率差調(diào)整到/-5 PPM以下。 溫度范圍的寬帶差很窄。 有q值的要求。 49S晶體低殼的。 有C0、C1和TS。晶體測(cè)量設(shè)備，目前，晶體測(cè)量?jī)x的構(gòu)成方式多為網(wǎng)絡(luò)分析校正(或廠家制造的網(wǎng)絡(luò)分析卡)加上專(zhuān)用軟件。 測(cè)試功能強(qiáng)，幾乎所有的晶體殘奧儀全能測(cè)量。 目前世界晶體行業(yè)公認(rèn)的設(shè)備制造商有美國(guó)SA公司、香港科研公司，他們的設(shè)備精度高、

6、穩(wěn)定性好、應(yīng)用面廣。 美國(guó)SA公司的測(cè)試設(shè)備，250A 350A 350B 250B，香港科研公司的測(cè)試設(shè)備，KH1200 KH1102 KH3020 KH3288，石英晶體的應(yīng)用過(guò)程中需要注意的問(wèn)題是，破壞石英晶體的心臟部件是石英晶片，它隨著晶體頻率的增加而變薄水晶結(jié)晶是通過(guò)導(dǎo)電性膏連接基座和晶片的結(jié)晶。 導(dǎo)電膏的主要成分是銀粉和環(huán)氧樹(shù)脂。 環(huán)氧樹(shù)脂在高溫下失效。 因此，建議水晶不要長(zhǎng)時(shí)間保管150以上。 工作溫度范圍和頻率容許偏差工程師只能規(guī)定室溫下的頻率差。 在工作溫度范圍整體上要求規(guī)定的頻率差的應(yīng)用，也應(yīng)該規(guī)定工作溫度范圍整體的頻率差，在規(guī)定該頻率差的情況下，應(yīng)該考慮設(shè)備的溫度上升的馀

7、量。 規(guī)定動(dòng)作范圍整體頻率差的基本方法有兩種。 規(guī)定整個(gè)溫度范圍的總頻率差。 例如，-20-70范圍的總頻率差為50ppm。 該方法一般具有廣泛的鎮(zhèn)流，在不采用頻率微調(diào)時(shí)使用。 a .基準(zhǔn)溫度下的頻率差為20ppm； 在-20-70全溫度范圍內(nèi)，基準(zhǔn)溫度相對(duì)于實(shí)際頻率的偏差20ppm； 該方法通常具有比較嚴(yán)格的頻率差，用于通過(guò)頻率牽引消除基準(zhǔn)溫度下的頻率差。 負(fù)載電容和頻率牽引在許多應(yīng)用中，用負(fù)載電阻元件牽引晶體頻率。 這可能是制造公差的調(diào)節(jié)、鎖相環(huán)電路和調(diào)頻應(yīng)用所需要的。 在大多數(shù)應(yīng)用中，該負(fù)載電抗器件是電容性的。 負(fù)載諧振頻率(FL )和諧振頻率(Fr )的相對(duì)頻率為“負(fù)載諧振頻率偏移(D

8、L )”。以下公式校正相對(duì)負(fù)載諧振頻率偏移： DL=(FL-Fr)/Fr C1/2(C0CL )在許多應(yīng)用中，使用可變電容器作為負(fù)載電抗器件來(lái)調(diào)整頻率。 在該負(fù)載電抗元件的規(guī)定值之間得到的相對(duì)頻率范圍成為相對(duì)牽引范圍，定義為能夠用D(L1，l2)=(fl1- fl2)/fr=c1(cl2- cl1)/2 (c0)的式子修正的負(fù)載電容的增量變化引起的相對(duì)頻率的增量變化。 這一點(diǎn)一般用ppm/pF表示，TS-C1/2(C0 CL )應(yīng)用電路中的晶體負(fù)載電容的推定在實(shí)用上，可以用晶體負(fù)載電容和電路中的負(fù)載電抗的匹配非常重要這一公式進(jìn)行修正。 如果晶體負(fù)載電容與電路負(fù)載的電抗不一致，則只要電路中存在可

9、變電容大的可變電容器，就難以得到正確的輸出頻率。 修改設(shè)定時(shí)，需要粗略估算結(jié)晶負(fù)荷容量。 如圖所示，負(fù)載電容的簡(jiǎn)單近似是指CL(C1C2 /(C1 C2) C雜散光，其中c雜散光指晶體元件周邊電路的分布電容。 資料介紹PCB板的分布容量以5-6pF居多。 晶體振蕩器、晶體振蕩器定義、封裝晶體振蕩器(SPXO )是不實(shí)施溫度控制和溫度補(bǔ)償?shù)木w振蕩器。 頻率溫度特性取決于晶體振蕩晶體自身的穩(wěn)定性。 溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(TCXO )附加溫度補(bǔ)償電路，減少頻率隨周?chē)鷾囟茸儎?dòng)而變化的晶體振蕩器。 壓控晶體振蕩器(VCXO )是一種能夠控制外來(lái)電壓，改變或調(diào)制輸出頻率的晶體振蕩器。 恒溫槽式水晶振蕩器(

10、OCXO )是在恒溫槽中把水晶振蕩器或者水晶振蕩結(jié)晶保持在一定溫度，控制其輸出頻率，即使在周?chē)鷾囟纫材軌虮３謽O小的變化量的水晶振蕩器。除了以上4種振蕩器外，隨著PLL、Digital、Memory技術(shù)的應(yīng)用，其他功能的多元化晶體振蕩器也迅速增加，時(shí)鐘振蕩器，標(biāo)稱(chēng)頻率：指定的頻率中心值。 頻率偏差：全溫度范圍內(nèi)的頻率偏移量。 溫度范圍：設(shè)備所經(jīng)歷的環(huán)境溫度。 輸入電壓：動(dòng)作電壓。 輸入電流：動(dòng)作電流。 振蕩時(shí)間：是從電源接通到標(biāo)稱(chēng)頻率(包括頻率差)所花費(fèi)的時(shí)間。 上升時(shí)間(Tr):“0”電平上升為“1”電平的時(shí)間下降時(shí)間(Tf):“1”電平下降為“0”電平的時(shí)間占空比(duty)3360duty

11、=th頻率范圍：1-100M工作溫度范圍和總頻率差： -25PPM振蕩時(shí)間：5mS MAX工作電壓：3.3V、5V上升，下降時(shí)間頻率范圍：1-83.3M工作溫度范圍和總頻率差：0-70 /-10PPM -20-70 /-20PPM工作電壓：3.3V、5V振蕩時(shí)間：5mS MAX上升， 下降頻率范圍：1-36M工作溫度范圍和總頻率差：0-70 /-20PPM工作電壓：3.3V電壓控制電壓：0.3V-3.0V牽引范圍：/-100PPM線性度： 10% MAX DIP VCXO (全尺寸)、頻率范圍：1-27M工作溫度范圍和總頻率-20PPM工作電壓：3.3V電壓控制電壓：0.3V-3.0V牽引范圍

12、：/-100PPM線性度： 10% MAX機(jī)械和氣候?qū)嶒?yàn)(可靠性實(shí)驗(yàn))、密封試驗(yàn)b試驗(yàn)設(shè)備：氦質(zhì)量分析修正試驗(yàn)方法：氦氣加壓0.5Mpa、120分鐘判定標(biāo)準(zhǔn)：泄漏率為1110 判定基準(zhǔn)：頻率變化值為/-5PPM以下，諧振電阻變化值為15% 3 Ohm以下。 振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備：振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，試驗(yàn)設(shè)備：電磁振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)方法：頻率10-55Hz，振幅1.5mm，55-500Hz，20g個(gè)垂直方向，各方向30分鐘。 判定基準(zhǔn)：頻率變化值在/-5PPM以下，諧振電阻變化值在15% 3 Ohm以下。 引出端強(qiáng)度試驗(yàn)設(shè)備：自制夾具，張力修正。 試驗(yàn)方法：按照GB/T12273-1996及下述規(guī)定進(jìn)行嚴(yán)格的試驗(yàn)等級(jí)：拉伸力0.5kg、彎曲力0.25kg。 判定基準(zhǔn)：沒(méi)有導(dǎo)線的松動(dòng)和玻璃珠的破裂，導(dǎo)線沒(méi)有破裂和明顯的傷痕。 焊接性試驗(yàn)設(shè)備：焊接性試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)方法： 2355，浸漬時(shí)間20.5秒，10倍放大鏡目視。 判定標(biāo)準(zhǔn)：焊絲潤(rùn)濕良好，新錫層面積占受試者面積的95%以上。穩(wěn)定濕熱試驗(yàn)設(shè)備：濕熱試驗(yàn)箱試驗(yàn)方法： 402、相對(duì)濕度93 (，) %、放置500小時(shí)。 判定基準(zhǔn)：頻率變化值為/-5PPM以下，諧振電阻變化值為15% 3 Ohm以下，絕緣電阻為500 M以上。 老化試驗(yàn)設(shè)備：結(jié)晶老化試驗(yàn)箱試驗(yàn)方法：持續(xù)852，720小時(shí)，每周測(cè)定2次頻率的判定標(biāo)準(zhǔn)：頻率變化