美國拉隆石英晶體底漆
來源：http://www.ytxiaoping.cn 作者：金洛鑫電子 2018年12月17
隨著美國拉隆晶振入駐中國市場的時間越長，熟悉和使用的人也越來越多，這家1983在邁阿密成立的Raltron Electronics Corporation，憑借親切完善的服務(wù)，和高品質(zhì)低成本的石英晶體產(chǎn)品，在國內(nèi)和世界各地都收獲不少忠實的用戶，高性能頻率控制解決方案，滿足并超越客戶在價格，使Raltron在行業(yè)里有著舉足輕重的地位，服務(wù)過的企業(yè)和工廠超過300000家，并被客戶肯定，認(rèn)為是優(yōu)秀的頻率控制元器件供應(yīng)商之一。
對于晶體振蕩器設(shè)計和工程成功，設(shè)計工程師必須首先了解石英晶體諧振器。晶體作為振蕩器電路中最高的Q分量，對晶體管的影響最大電路。因此，正確指定晶體對于精心設(shè)計的振蕩器至關(guān)重要。這個迷你入門將涵蓋一些石英晶體最容易被誤解的參數(shù)。
圖1顯示了晶體諧振器的電等效電路。
圖1：晶體符號及其單模，1端口，晶體諧振器等效電路在圖1中，C1，L1和R1構(gòu)成晶體諧振器的運動臂。C0是分流器電容主要是由石英晶體的電極和晶體的電極形成的持有人。 并聯(lián)電容C0是等效電路中唯一的物理值。這個參數(shù)實際上可以用一個簡單的電容計測量。動作手臂另一方面，組件（C1，L1和R1）是等同物，因此不是真實的。注意這個等價物僅用于基本反應(yīng)，而附加的動作武器也可以添加了每個泛音和虛假。
圖1晶體等效電路的阻抗方程為，
哪里
j=虛構(gòu)運算符=-1
w=弧度頻率= 2pf
公式（1.1）是復(fù)阻抗，但我們的興趣將在它的虛部或其中電抗。圖2描繪了這一點。
圖2：石英晶振的電抗與頻率的關(guān)系圖
圖2中有四個關(guān)鍵事實。
首先，fs是動態(tài)電容C1抵消動態(tài)電感的頻率L1。其次，fs被稱為晶體的“串聯(lián)共振”并表示為
第三，反諧振點或并聯(lián)諧振fa，是運動電感L1的所在與C1和C0的并聯(lián)組合共振。第四，fa表示
通過改變負(fù)載電容來拉動頻率
許多應(yīng)用需要改變晶體的頻率。一個例子是VCXO（壓控晶體振蕩器），需要將工作頻率調(diào)到a期望的值或在期望的電壓范圍內(nèi)改變頻率。作為容性負(fù)載隨著晶體的系列變化，晶體頻率被拉。這種頻率的變化負(fù)載電容CL表示為
哪里
fL=負(fù)載電容的頻率
fs=串聯(lián)諧振頻率
C1=晶體的運動電容
Co=晶體的并聯(lián)電容
注意，等式（1.4）被寫為從串聯(lián)諧振頻率到負(fù)載的增量共振頻率。換句話說，分?jǐn)?shù)頻率從fs變?yōu)閒L。降低負(fù)載電容的值將增加晶振的頻率。最終，將達(dá)到fa的頻率，但應(yīng)避免晶體振蕩器。這導(dǎo)致
（1.6）的結(jié)果是到極點的分?jǐn)?shù)頻率距離，或fa到fs。這被稱為零到極間距，并設(shè)定晶體總可拉性的限制。
典型拉力曲線的（1.4）的圖形表示：
圖3：等式（1.4）的圖。 典型的諧振器頻率拉動曲線與負(fù)載電容其中運動電容C1=0.01pF，并聯(lián)電容C0=5pF。20pF與該晶體串聯(lián)，頻率比串聯(lián)諧振頻率高+200 PPM。關(guān)于CL的等式（1.4）的一階導(dǎo)數(shù)導(dǎo)致
晶體制造商稱晶體給定負(fù)載電容的公式（1.7），“Trim靈敏度”。圖4是“修剪靈敏度”的圖形表示。
圖4：等式（1.7）的圖。 典型的晶體微調(diào)靈敏度與負(fù)載電容，其中運動電容C1=0.01pF和并聯(lián)電容C0=5pF。在CL為10pF時，TS=-22.22PPM/pF。在CL=20pF時，TS=-8PPM/pF。
Trim Sensitivity等式（1.7）提供了如何選擇負(fù)載的重要見解晶體的電容值。如果設(shè)計者的目標(biāo)是制造固定頻率石英晶體振蕩器，那么如在微處理器應(yīng)用中，他/她選擇一個大的負(fù)載電容值，如18-上22pF。如果設(shè)計者想要拉晶體，那么他/她選擇一個小的負(fù)載電容值像9pF-14pF。
水晶有很多反應(yīng)！
所有晶體都有許多共振響應(yīng)（見圖5）。第一個主要的反應(yīng)稱為“基本的”。在它的右邊，是下一個主要響應(yīng)，即第三個泛音，然后是五Overtone，等等。只有奇怪的泛音。泛音反應(yīng)不是諧波根本的。根據(jù)定義，諧波是較低頻率的精確倍數(shù)。對于例如，第3泛音通常位于基本的2.8到3.2倍之間。所以晶體有沒有諧波，但泛音。
檢查圖5，注意晶體在某些頻率點表現(xiàn)得像一個電阻，并且像其他頻率區(qū)域的電感器或電容器。連接到晶體的電路拓?fù)錄Q定了晶體的工作位置。其他換言之，電路迫使晶體進(jìn)入基波，并聯(lián)，泛音或串聯(lián)模式。見下面的定義。
“負(fù)載電容”：晶體的頻率將根據(jù)電容而變化與晶體串聯(lián)的電抗。因此，設(shè)計者必須指定電容值需要將晶體校準(zhǔn)到頻率。典型值介于9-32pF之間;18-20 pF是最常見的。負(fù)載電容有效地與晶體串聯(lián)，永遠(yuǎn)不會跨越它。
“平行晶體”：在一個電感區(qū)域校準(zhǔn)到所需頻率的晶體晶體的電抗曲線。由于它是一個區(qū)域，設(shè)計師必須準(zhǔn)確識別其中的位置他/她需要晶體操作的區(qū)域。該地區(qū)的確切點由負(fù)載電容值。
“系列晶體”：在其中一個電阻點上校準(zhǔn)到所需頻率的石英晶體諧振器的電抗曲線。電阻點可以是基波點或其中之一泛音反應(yīng)。需要指定無負(fù)載電容，因為它是一個操作點而不是一個地區(qū)。
“基本水晶”：一種設(shè)計并校準(zhǔn)到所需頻率的水晶最低主要共振響應(yīng)?；揪w可以校準(zhǔn)為“系列”或“平行”。
“泛音水晶”：在除主要響應(yīng)之外的主要響應(yīng)下校準(zhǔn)到所需頻率的晶體根本。泛音晶體可以校準(zhǔn)為“系列”或“平行”。“等效串聯(lián)電阻（E.S.R）”：串聯(lián)諧振時晶體的電阻為只是運動阻力R1。在并聯(lián)共振區(qū)域，其價值包括：
因此，E.S.R是并聯(lián)諧振區(qū)域中晶體的電阻或損耗。請注意，重要的是要了解每個晶體都能夠在基本或任何基礎(chǔ)上運行泛音模式，串聯(lián)和并聯(lián)諧振。這只是匹配水晶的問題制造商的校準(zhǔn)條件對應(yīng)用于晶體端子的條件周圍電路。
金洛鑫電子有正規(guī)熟悉的渠道可為廣大用戶訂購原裝的Raltron晶振正品，并且可提供免費的技術(shù)支持服務(wù)，多年來因為友好的服務(wù)態(tài)度，和專注于晶振的精神，記得眾多生產(chǎn)廠家們的信任和支持！
對于晶體振蕩器設(shè)計和工程成功，設(shè)計工程師必須首先了解石英晶體諧振器。晶體作為振蕩器電路中最高的Q分量，對晶體管的影響最大電路。因此，正確指定晶體對于精心設(shè)計的振蕩器至關(guān)重要。這個迷你入門將涵蓋一些石英晶體最容易被誤解的參數(shù)。
圖1顯示了晶體諧振器的電等效電路。
圖1：晶體符號及其單模，1端口，晶體諧振器等效電路在圖1中，C1，L1和R1構(gòu)成晶體諧振器的運動臂。C0是分流器電容主要是由石英晶體的電極和晶體的電極形成的持有人。 并聯(lián)電容C0是等效電路中唯一的物理值。這個參數(shù)實際上可以用一個簡單的電容計測量。動作手臂另一方面，組件（C1，L1和R1）是等同物，因此不是真實的。注意這個等價物僅用于基本反應(yīng)，而附加的動作武器也可以添加了每個泛音和虛假。
圖1晶體等效電路的阻抗方程為，
哪里
j=虛構(gòu)運算符=-1
w=弧度頻率= 2pf
公式（1.1）是復(fù)阻抗，但我們的興趣將在它的虛部或其中電抗。圖2描繪了這一點。
圖2：石英晶振的電抗與頻率的關(guān)系圖
圖2中有四個關(guān)鍵事實。
首先，fs是動態(tài)電容C1抵消動態(tài)電感的頻率L1。其次，fs被稱為晶體的“串聯(lián)共振”并表示為
第三，反諧振點或并聯(lián)諧振fa，是運動電感L1的所在與C1和C0的并聯(lián)組合共振。第四，fa表示
通過改變負(fù)載電容來拉動頻率
許多應(yīng)用需要改變晶體的頻率。一個例子是VCXO（壓控晶體振蕩器），需要將工作頻率調(diào)到a期望的值或在期望的電壓范圍內(nèi)改變頻率。作為容性負(fù)載隨著晶體的系列變化，晶體頻率被拉。這種頻率的變化負(fù)載電容CL表示為
哪里
fL=負(fù)載電容的頻率
fs=串聯(lián)諧振頻率
C1=晶體的運動電容
Co=晶體的并聯(lián)電容
注意，等式（1.4）被寫為從串聯(lián)諧振頻率到負(fù)載的增量共振頻率。換句話說，分?jǐn)?shù)頻率從fs變?yōu)閒L。降低負(fù)載電容的值將增加晶振的頻率。最終，將達(dá)到fa的頻率，但應(yīng)避免晶體振蕩器。這導(dǎo)致
（1.6）的結(jié)果是到極點的分?jǐn)?shù)頻率距離，或fa到fs。這被稱為零到極間距，并設(shè)定晶體總可拉性的限制。
典型拉力曲線的（1.4）的圖形表示：
圖3：等式（1.4）的圖。 典型的諧振器頻率拉動曲線與負(fù)載電容其中運動電容C1=0.01pF，并聯(lián)電容C0=5pF。20pF與該晶體串聯(lián)，頻率比串聯(lián)諧振頻率高+200 PPM。關(guān)于CL的等式（1.4）的一階導(dǎo)數(shù)導(dǎo)致
晶體制造商稱晶體給定負(fù)載電容的公式（1.7），“Trim靈敏度”。圖4是“修剪靈敏度”的圖形表示。
圖4：等式（1.7）的圖。 典型的晶體微調(diào)靈敏度與負(fù)載電容，其中運動電容C1=0.01pF和并聯(lián)電容C0=5pF。在CL為10pF時，TS=-22.22PPM/pF。在CL=20pF時，TS=-8PPM/pF。
Trim Sensitivity等式（1.7）提供了如何選擇負(fù)載的重要見解晶體的電容值。如果設(shè)計者的目標(biāo)是制造固定頻率石英晶體振蕩器，那么如在微處理器應(yīng)用中，他/她選擇一個大的負(fù)載電容值，如18-上22pF。如果設(shè)計者想要拉晶體，那么他/她選擇一個小的負(fù)載電容值像9pF-14pF。
水晶有很多反應(yīng)！
所有晶體都有許多共振響應(yīng)（見圖5）。第一個主要的反應(yīng)稱為“基本的”。在它的右邊，是下一個主要響應(yīng)，即第三個泛音，然后是五Overtone，等等。只有奇怪的泛音。泛音反應(yīng)不是諧波根本的。根據(jù)定義，諧波是較低頻率的精確倍數(shù)。對于例如，第3泛音通常位于基本的2.8到3.2倍之間。所以晶體有沒有諧波，但泛音。
檢查圖5，注意晶體在某些頻率點表現(xiàn)得像一個電阻，并且像其他頻率區(qū)域的電感器或電容器。連接到晶體的電路拓?fù)錄Q定了晶體的工作位置。其他換言之，電路迫使晶體進(jìn)入基波，并聯(lián)，泛音或串聯(lián)模式。見下面的定義。
“負(fù)載電容”：晶體的頻率將根據(jù)電容而變化與晶體串聯(lián)的電抗。因此，設(shè)計者必須指定電容值需要將晶體校準(zhǔn)到頻率。典型值介于9-32pF之間;18-20 pF是最常見的。負(fù)載電容有效地與晶體串聯(lián)，永遠(yuǎn)不會跨越它。
“平行晶體”：在一個電感區(qū)域校準(zhǔn)到所需頻率的晶體晶體的電抗曲線。由于它是一個區(qū)域，設(shè)計師必須準(zhǔn)確識別其中的位置他/她需要晶體操作的區(qū)域。該地區(qū)的確切點由負(fù)載電容值。
“系列晶體”：在其中一個電阻點上校準(zhǔn)到所需頻率的石英晶體諧振器的電抗曲線。電阻點可以是基波點或其中之一泛音反應(yīng)。需要指定無負(fù)載電容，因為它是一個操作點而不是一個地區(qū)。
“基本水晶”：一種設(shè)計并校準(zhǔn)到所需頻率的水晶最低主要共振響應(yīng)?；揪w可以校準(zhǔn)為“系列”或“平行”。
“泛音水晶”：在除主要響應(yīng)之外的主要響應(yīng)下校準(zhǔn)到所需頻率的晶體根本。泛音晶體可以校準(zhǔn)為“系列”或“平行”。“等效串聯(lián)電阻（E.S.R）”：串聯(lián)諧振時晶體的電阻為只是運動阻力R1。在并聯(lián)共振區(qū)域，其價值包括：
因此，E.S.R是并聯(lián)諧振區(qū)域中晶體的電阻或損耗。請注意，重要的是要了解每個晶體都能夠在基本或任何基礎(chǔ)上運行泛音模式，串聯(lián)和并聯(lián)諧振。這只是匹配水晶的問題制造商的校準(zhǔn)條件對應(yīng)用于晶體端子的條件周圍電路。
金洛鑫電子有正規(guī)熟悉的渠道可為廣大用戶訂購原裝的Raltron晶振正品，并且可提供免費的技術(shù)支持服務(wù)，多年來因為友好的服務(wù)態(tài)度，和專注于晶振的精神，記得眾多生產(chǎn)廠家們的信任和支持！
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