應(yīng)用到晶振的質(zhì)量因數(shù)Q數(shù)字方程式
來源：http://www.ytxiaoping.cn 作者：金洛鑫電子 2020年07月13
應(yīng)用到晶振的質(zhì)量因數(shù)Q數(shù)字方程式
許多工程師和技術(shù)人員在購買石英晶體或振蕩器時(shí),都考慮一項(xiàng)參數(shù),那就是晶振特殊的Q值,所謂的Q值,指的是質(zhì)量因數(shù),主要用來確定內(nèi)阻大小,損耗是否過大,激勵(lì)功率多大,以及是否容易起振等問題.由此可見,Q因子是對(duì)石英晶振非常重要的一項(xiàng)參數(shù)指標(biāo),如何計(jì)算和確認(rèn)Q值,是用戶,供應(yīng)商和工程都在關(guān)注的問題,接下來金洛鑫電子就帶大家一起了解下.
質(zhì)量因數(shù)(Q):
用于確定設(shè)備的相對(duì)質(zhì)量或運(yùn)行效率的度量.在晶體諧振器中,它是運(yùn)動(dòng)電感或電容的電抗除以運(yùn)動(dòng)電阻(請(qǐng)參閱下面的有用公式).石英晶體諧振器可獲得的最大短期穩(wěn)定性取決于”Q”值.在圖1中,串聯(lián)和并聯(lián)頻率之間的間隔稱為帶寬.隨著帶寬變小,”Q”的值增加,電抗斜率變陡.外部電路組件電抗的變化對(duì)高”Q”晶體的影響較小(“可拉性”較小),因此,短期穩(wěn)定性更高.
運(yùn)動(dòng)電容(C1):
說明該單元的機(jī)械彈性的電子等效性.有關(guān)計(jì)算方法,請(qǐng)參見下文”有用的方程式”.
運(yùn)動(dòng)電阻:
也稱為等效串聯(lián)電阻.等效串聯(lián)電阻是石英等效電路的電阻元件(R1).(請(qǐng)參見下面的等效電路)該電阻表示晶振在自然諧振頻率(串聯(lián)諧振)時(shí)的等效阻抗.ESR由晶體阻抗(CI)儀測(cè)量.ESR值通常表示為以歐姆表示的最大值.ESR值隨頻率,操作模式,支架類型,晶體板尺寸,電極尺寸和安裝結(jié)構(gòu)而變化.
值得注意的是,對(duì)于AT條形晶體設(shè)計(jì),給定頻率下的ESR值通常高于標(biāo)準(zhǔn)(圓形毛坯)設(shè)計(jì)的ESR值.這在較低頻率下變得更加明顯.當(dāng)從串聯(lián)諧振通孔HC-49/U型晶體過渡到利用AT條紋晶體的較小表面安裝型晶體時(shí),可以考慮不同切割產(chǎn)生的ESR值的差異.
當(dāng)電阻值達(dá)到某一點(diǎn)(振蕩器電路無法充分驅(qū)動(dòng)晶體)時(shí),ESR變得至關(guān)重要.可能會(huì)導(dǎo)致啟動(dòng)緩慢或不必要的操作模式.
有用的方程式:
等效電路:
等效電路(如圖A所示)描繪了以自然諧振頻率工作的Quartz Crystal單元的電活動(dòng).分流電容(Co)表示晶體電極的電容加上支架和引線的電容.R1,C1和L1組成了晶體的”運(yùn)動(dòng)臂”,被稱為運(yùn)動(dòng)參數(shù).運(yùn)動(dòng)電感(L1)代表晶體單元的振動(dòng)質(zhì)量.運(yùn)動(dòng)電容(C1)代表石英的彈性,而電阻(R1)代表石英內(nèi)部發(fā)生的體積損失.
應(yīng)用到晶振的質(zhì)量因數(shù)Q數(shù)字方程式
許多工程師和技術(shù)人員在購買石英晶體或振蕩器時(shí),都考慮一項(xiàng)參數(shù),那就是晶振特殊的Q值,所謂的Q值,指的是質(zhì)量因數(shù),主要用來確定內(nèi)阻大小,損耗是否過大,激勵(lì)功率多大,以及是否容易起振等問題.由此可見,Q因子是對(duì)石英晶振非常重要的一項(xiàng)參數(shù)指標(biāo),如何計(jì)算和確認(rèn)Q值,是用戶,供應(yīng)商和工程都在關(guān)注的問題,接下來金洛鑫電子就帶大家一起了解下.
質(zhì)量因數(shù)(Q):
用于確定設(shè)備的相對(duì)質(zhì)量或運(yùn)行效率的度量.在晶體諧振器中,它是運(yùn)動(dòng)電感或電容的電抗除以運(yùn)動(dòng)電阻(請(qǐng)參閱下面的有用公式).石英晶體諧振器可獲得的最大短期穩(wěn)定性取決于”Q”值.在圖1中,串聯(lián)和并聯(lián)頻率之間的間隔稱為帶寬.隨著帶寬變小,”Q”的值增加,電抗斜率變陡.外部電路組件電抗的變化對(duì)高”Q”晶體的影響較小(“可拉性”較小),因此,短期穩(wěn)定性更高.
說明該單元的機(jī)械彈性的電子等效性.有關(guān)計(jì)算方法,請(qǐng)參見下文”有用的方程式”.
運(yùn)動(dòng)電阻:
也稱為等效串聯(lián)電阻.等效串聯(lián)電阻是石英等效電路的電阻元件(R1).(請(qǐng)參見下面的等效電路)該電阻表示晶振在自然諧振頻率(串聯(lián)諧振)時(shí)的等效阻抗.ESR由晶體阻抗(CI)儀測(cè)量.ESR值通常表示為以歐姆表示的最大值.ESR值隨頻率,操作模式,支架類型,晶體板尺寸,電極尺寸和安裝結(jié)構(gòu)而變化.
值得注意的是,對(duì)于AT條形晶體設(shè)計(jì),給定頻率下的ESR值通常高于標(biāo)準(zhǔn)(圓形毛坯)設(shè)計(jì)的ESR值.這在較低頻率下變得更加明顯.當(dāng)從串聯(lián)諧振通孔HC-49/U型晶體過渡到利用AT條紋晶體的較小表面安裝型晶體時(shí),可以考慮不同切割產(chǎn)生的ESR值的差異.
當(dāng)電阻值達(dá)到某一點(diǎn)(振蕩器電路無法充分驅(qū)動(dòng)晶體)時(shí),ESR變得至關(guān)重要.可能會(huì)導(dǎo)致啟動(dòng)緩慢或不必要的操作模式.
等效電路(如圖A所示)描繪了以自然諧振頻率工作的Quartz Crystal單元的電活動(dòng).分流電容(Co)表示晶體電極的電容加上支架和引線的電容.R1,C1和L1組成了晶體的”運(yùn)動(dòng)臂”,被稱為運(yùn)動(dòng)參數(shù).運(yùn)動(dòng)電感(L1)代表晶體單元的振動(dòng)質(zhì)量.運(yùn)動(dòng)電容(C1)代表石英的彈性,而電阻(R1)代表石英內(nèi)部發(fā)生的體積損失.
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