晶振主動傾角的定義和測量方法
來源：http://www.ytxiaoping.cn 作者：金洛鑫電子 2019年08月31
活動傾角定義:
本標準適用于AT切割晶體單元溫度的有源浸漬,IEC60444-7:2004,石英水晶振子單元參數的測量,標準構成本標準引用標準的一部分:IEC60444-1:1986/AMD1:1999ED2,通過零相位技術測量石英晶體單元參數-網絡:-第1部分通過零相位技術測量石英晶體單元的諧振頻率和諧振電阻的基本方法.當對石英晶體施加連續溫度變化時,由不同振動模式耦合引起的諧振頻率和串聯電阻的突然波動,該現象與測量方法和測量系統無關,與熱沖擊引起的現象不同.測量方法基于晶體制造商和客戶之間的協議.
推薦的測量方法:
a)精密變溫度的推薦測量方法和溫度穩定性如表1所示.
b)激勵水平應根據晶振單元類型設置為最佳電流值.表2顯示了設定電流的參考值.
備注:當施加低于2ºC時,確認石英晶體諧振器精密可變溫度浴的溫度穩定性滿足所需的溫度間隔.
測量條件:
a)激勵水平
b)負載能力
c)溫度范圍
d)溫度間隔
參考方法:
測量系統由精密可變溫度室組成,可以保持溫度上升斜率恒定并降低溫升速率,π電路符合IEC60444-1標準.晶體諧振器從下面定義的最低溫度開始測量,并在指定的測量范圍內單獨測量.最高和最低測量溫度設定在下限5°C,上限高10°C,低于規定的工作溫度范圍.將測量溫度間隔設置為0.2°C或更低.在測量溫度范圍內,精密可變溫度室的溫度變化率應為2°C/min±10％.在每個溫度下,必須記錄待測振動器的負載共振頻率和等效電阻以及振動器附近的實際溫度.
批處理方法:
測量系統由精密可變溫度室和符合IEC60444-1的電路組成.在批量方法中,石英晶體單元在精確的可變溫度室中進行測量.每個進口晶體振蕩器在指定的最低溫度下啟動,并依次在每個溫度下測量.建議的溫度間隔為2°C.建議將最高和最低測量溫度在指定工作溫度范圍之上和之下延長5°C.
檢查方法從以下項目中選擇并單獨確定:
a)制造保證,不檢查.
b)抽樣檢查
c)100％檢查
評估方法:
在共振頻率相對于溫度的主動傾角確定中,在連續的溫度間隔處測量頻率偏差,并且確定基于測量值的近似表達式.根據測量的溫度范圍,根據表4確定用于近似計算的近似順序.接下來,獲得每個溫度下的頻率測量值與近似表達式的數值之間的殘差,并且使用該殘差值進行確定.這里,應用最小二乘法來確定頻率測量值的近似表達式.測量溫度和頻率殘差之間的關系由等式1由測量溫度(T)處的測量頻率偏差(Fm)和近似表達式的頻率值(△F(T))表示.
另一方面,負載下的等效電阻相對于溫度的有效下降獲得了測量溫度(T)與負載(Rm)期間測量的等效電阻之間的近似表達式.根據測量的溫度范圍,根據表4確定用于近似計算的近似順序.接下來,通過獲得在測量值(Rm)和通過近似表達式獲得的值(Rc)之間的負載下的等效電阻殘差(△R(T))來進行確定.負載(△R(T))下的等效電阻殘差由公式2表示.但是,最小二乘法可能不適用于毫無疑問的范圍.
備注對于具有二階溫度特性的晶體單元(例如,BT-Cut或低頻帶晶體單元),可以說降低順序就足夠了.
評估標準:
共振頻率相對于溫度的有效傾角確定和負載下的等效電阻由石英晶振制造商和客戶之間的協議定義,具有以下殘余或剩余斜率.
a)由殘差指定時
頻率殘差(△F(T))和負載等效電阻殘差(△R(T))由前一節中的方法定義,并確定每個殘差的標準.此外,殘差可以被確定為殘差|(△F(T))和|(△R(T))|的絕對值.另一方面,基于殘差的確定標準可以由每個有效下降的最大值和最小值之間的差來表示,并且可以被確定為頻率殘差的變化寬度.
周波數殘差:△F(T)=Fm(T)-Fc(T)…….式1
負荷時等価抵抗殘差:△R(T)=Rm(T)-Rc(T)…….式2
b)由剩余斜率指定時
當基于頻率殘差相對于溫度的斜率確定特性時,使用等式3定義頻率殘余斜率并確定頻率剩余斜率的標準.殘余梯度可以由殘余梯度的絕對值|△F△T1|確定.類似地,當基于等效電阻殘余電阻相對于溫度的斜率確定特性時,通過等式4定義具有負載的等效電阻殘余斜率,并確定具有負載的等效電阻殘余斜率的標準.殘余梯度可以由殘余梯度的絕對值|△R△T1|確定.
周波數殘差勾配:
負荷時等価抵抗殘差勾配:
主動浸漬術語,實例和檢測方法
A.1主動傾角術語
當對晶體單元施加連續溫度變化時發生的共振頻率和串聯電阻的突然波動現象表示為英語中的活動下降.然而,沒有日本人充分代表這種現象.出于這個原因,Activity Dips在Katakana中表示為”Activity Dips”,這包含在定義中.
A.2主動傾角的例子
使用石英晶體振蕩器的有源下降示例如圖A.1所示.圖A.1(a)顯示了頻率偏差相對于溫度和近似方程值的測量值,圖A.1(b)顯示了這些頻率殘差.圖A.1(c)顯示了負載下等效電阻的測量值和近似表達式相對于溫度的值圖A.1(d)顯示了負載下等效電阻的測量值和負載下的等效電阻值,顯示殘差.
成立的目的:
AT切割晶體單元用于移動通信終端設備和AV設備中的晶體振蕩電路.隨著通信線路的頻率變高和頻率穩定性越高,晶體振蕩電路所需的頻率穩定性變得越來越嚴重.盡管這些電路處于進一步小型化和低功耗的趨勢,但是通過減小晶體諧振器的尺寸,傾向于降低相對于激勵電平的設計余量.結果,已經發現晶體諧振器的有源下降不能忽略,包括當激勵電平高于適當值的狀態下使用晶體諧振器的激勵電平時對頻率穩定性的影響.
因此,石英晶體制造商正在研究根據客戶要求抑制有源浸漬的發生,但由于加工精度和晶體單元要求的限制,這不能可靠地防止.在某些情況下.在此背景下,目的是澄清晶體單元的有效傾角定義,并通過相互討論設定標準,以便可以正確使用晶體單元.
本標準適用于AT切割晶體單元溫度的有源浸漬,IEC60444-7:2004,石英水晶振子單元參數的測量,標準構成本標準引用標準的一部分:IEC60444-1:1986/AMD1:1999ED2,通過零相位技術測量石英晶體單元參數-網絡:-第1部分通過零相位技術測量石英晶體單元的諧振頻率和諧振電阻的基本方法.當對石英晶體施加連續溫度變化時,由不同振動模式耦合引起的諧振頻率和串聯電阻的突然波動,該現象與測量方法和測量系統無關,與熱沖擊引起的現象不同.測量方法基于晶體制造商和客戶之間的協議.
推薦的測量方法:
a)精密變溫度的推薦測量方法和溫度穩定性如表1所示.
表1推薦的測量方法和溫度穩定性
| 項目 | 推薦的測量方法或溫度穩定性 |
| 測定法 | 電路方法 |
| 精密可変溫度槽 | 相對于設定溫度±0.2ºC |
表2設定當前值(參考)
| 激勵程度 | |
| 電流值 | 0.5mA,1.0mA,1.5mA |
c)表3顯示了推薦的測量溫度間隔類別.
表3推薦的測量溫度區間類別
| 分類 | 建議測量溫度間隔 |
| 排名1 | 0.2ºC |
| 排名2 | 1ºC |
| 排名3 | 2ºC |
| 排名4 | 5ºC |
| 排名5 | 10ºC |
測量條件:
a)激勵水平
b)負載能力
c)溫度范圍
d)溫度間隔
參考方法:
測量系統由精密可變溫度室組成,可以保持溫度上升斜率恒定并降低溫升速率,π電路符合IEC60444-1標準.晶體諧振器從下面定義的最低溫度開始測量,并在指定的測量范圍內單獨測量.最高和最低測量溫度設定在下限5°C,上限高10°C,低于規定的工作溫度范圍.將測量溫度間隔設置為0.2°C或更低.在測量溫度范圍內,精密可變溫度室的溫度變化率應為2°C/min±10％.在每個溫度下,必須記錄待測振動器的負載共振頻率和等效電阻以及振動器附近的實際溫度.
批處理方法:
測量系統由精密可變溫度室和符合IEC60444-1的電路組成.在批量方法中,石英晶體單元在精確的可變溫度室中進行測量.每個進口晶體振蕩器在指定的最低溫度下啟動,并依次在每個溫度下測量.建議的溫度間隔為2°C.建議將最高和最低測量溫度在指定工作溫度范圍之上和之下延長5°C.
檢查方法從以下項目中選擇并單獨確定:
a)制造保證,不檢查.
b)抽樣檢查
c)100％檢查
評估方法:
在共振頻率相對于溫度的主動傾角確定中,在連續的溫度間隔處測量頻率偏差,并且確定基于測量值的近似表達式.根據測量的溫度范圍,根據表4確定用于近似計算的近似順序.接下來,獲得每個溫度下的頻率測量值與近似表達式的數值之間的殘差,并且使用該殘差值進行確定.這里,應用最小二乘法來確定頻率測量值的近似表達式.測量溫度和頻率殘差之間的關系由等式1由測量溫度(T)處的測量頻率偏差(Fm)和近似表達式的頻率值(△F(T))表示.
另一方面,負載下的等效電阻相對于溫度的有效下降獲得了測量溫度(T)與負載(Rm)期間測量的等效電阻之間的近似表達式.根據測量的溫度范圍,根據表4確定用于近似計算的近似順序.接下來,通過獲得在測量值(Rm)和通過近似表達式獲得的值(Rc)之間的負載下的等效電阻殘差(△R(T))來進行確定.負載(△R(T))下的等效電阻殘差由公式2表示.但是,最小二乘法可能不適用于毫無疑問的范圍.
表4用于測量溫度范圍的近似順序
| 測定溫度幅 | 近似次數 | |
| F(T) | R(T) | |
| ≤40℃ | 3 | 2 |
| 40℃＜△T＜120℃ | 4 | 2 |
| ≥120℃ | 5 | 3 |
評估標準:
共振頻率相對于溫度的有效傾角確定和負載下的等效電阻由石英晶振制造商和客戶之間的協議定義,具有以下殘余或剩余斜率.
a)由殘差指定時
頻率殘差(△F(T))和負載等效電阻殘差(△R(T))由前一節中的方法定義,并確定每個殘差的標準.此外,殘差可以被確定為殘差|(△F(T))和|(△R(T))|的絕對值.另一方面,基于殘差的確定標準可以由每個有效下降的最大值和最小值之間的差來表示,并且可以被確定為頻率殘差的變化寬度.
周波數殘差:△F(T)=Fm(T)-Fc(T)…….式1
負荷時等価抵抗殘差:△R(T)=Rm(T)-Rc(T)…….式2
b)由剩余斜率指定時
當基于頻率殘差相對于溫度的斜率確定特性時,使用等式3定義頻率殘余斜率并確定頻率剩余斜率的標準.殘余梯度可以由殘余梯度的絕對值|△F△T1|確定.類似地,當基于等效電阻殘余電阻相對于溫度的斜率確定特性時,通過等式4定義具有負載的等效電阻殘余斜率,并確定具有負載的等效電阻殘余斜率的標準.殘余梯度可以由殘余梯度的絕對值|△R△T1|確定.
周波數殘差勾配:
負荷時等価抵抗殘差勾配:
主動浸漬術語,實例和檢測方法
A.1主動傾角術語
當對晶體單元施加連續溫度變化時發生的共振頻率和串聯電阻的突然波動現象表示為英語中的活動下降.然而,沒有日本人充分代表這種現象.出于這個原因,Activity Dips在Katakana中表示為”Activity Dips”,這包含在定義中.
A.2主動傾角的例子
使用石英晶體振蕩器的有源下降示例如圖A.1所示.圖A.1(a)顯示了頻率偏差相對于溫度和近似方程值的測量值,圖A.1(b)顯示了這些頻率殘差.圖A.1(c)顯示了負載下等效電阻的測量值和近似表達式相對于溫度的值圖A.1(d)顯示了負載下等效電阻的測量值和負載下的等效電阻值,顯示殘差.
成立的目的:
AT切割晶體單元用于移動通信終端設備和AV設備中的晶體振蕩電路.隨著通信線路的頻率變高和頻率穩定性越高,晶體振蕩電路所需的頻率穩定性變得越來越嚴重.盡管這些電路處于進一步小型化和低功耗的趨勢,但是通過減小晶體諧振器的尺寸,傾向于降低相對于激勵電平的設計余量.結果,已經發現晶體諧振器的有源下降不能忽略,包括當激勵電平高于適當值的狀態下使用晶體諧振器的激勵電平時對頻率穩定性的影響.
因此,石英晶體制造商正在研究根據客戶要求抑制有源浸漬的發生,但由于加工精度和晶體單元要求的限制,這不能可靠地防止.在某些情況下.在此背景下,目的是澄清晶體單元的有效傾角定義,并通過相互討論設定標準,以便可以正確使用晶體單元.
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