石英晶體負(fù)載依賴性及其高性能行為
來源：http://www.ytxiaoping.cn 作者：金洛鑫電子 2019年04月22
要求越高功能越多的產(chǎn)品選擇的石英晶體，負(fù)載電容大部分都要求比較低，32.768K系列的都是低負(fù)載電容，最低可做到6pF，然后是7pF，9pF和12.5pF等。MHz的石英晶體則會(huì)大一點(diǎn)，常用的有8pF，10pF，12pF，15pF，16pF，18pF及20pF等。越小的負(fù)載電容說明功耗越低，這是為什么廠家熱衷于使用低負(fù)載石英晶體的因素之一，12.5pF和20pF是市場(chǎng)上最常見的兩種負(fù)載參數(shù)。
石英晶體的機(jī)械振動(dòng)的振幅與流過損耗電阻R1的交流電流的振幅（諧振電阻）成比例。不允許的電流增加通過超過石英晶體的材料強(qiáng)度而導(dǎo)致石英晶體諧振器的破壞。在達(dá)到該強(qiáng)度極限之前，石英材料的彈性變化，引起共振頻率的變化。晶格中的位錯(cuò)可能導(dǎo)致永久性變化。由于功率損耗PC=I2R1，石英諧振器中也存在局部加熱，這也導(dǎo)致頻率變化。該頻率變化的大小和方向取決于石英電流，諧振電阻，頻率，諧振器尺寸，切割角度和制造工藝，因此不能進(jìn)行關(guān)于負(fù)載依賴性的一般信息。因此，圖2.36中所示的負(fù)載依賴性只能被視為典型的梯度。石英晶體上的強(qiáng)烈負(fù)載可導(dǎo)致頻率的不可逆變化，或頻率變化僅在相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間（老化）之后消失。
具有小表面或小電極的石英諧振器不如較大的晶體強(qiáng)。具有高質(zhì)量Q的石英也沒有那么高的負(fù)載能力。即使在負(fù)載極限下，也可能出現(xiàn)溫度范圍（下降）中與負(fù)載相關(guān)的電阻下降（見2.12.6）。由于大多數(shù)振蕩器的控制特性，這些與負(fù)載相關(guān)的傾角不會(huì)干擾，只要它們不會(huì)超過Oscillator中的幅度控制。在規(guī)范中定義之前，應(yīng)確定振蕩器中的諧振電阻和負(fù)載的限制。
圖2.36石英晶體的性能
低功耗行為（DLD=驅(qū)動(dòng)電平依賴性）：
在非常小的負(fù)載范圍內(nèi)，石英晶體的共振電阻可以呈現(xiàn)更高的值。這種電阻增加是由表面部分振動(dòng)引起的，例如，松散的電極，彈性耦合的顆粒，尺寸范圍為0.5：2：和污染的高粘度介質(zhì)。電阻可以增加到小功率，但也達(dá)到某些功率的最大值（圖2.37）。低功率時(shí)諧振電阻的這種增加可能導(dǎo)致啟動(dòng)問題，特別是對(duì)于低斜率振蕩器。石英晶體制造商規(guī)定，振蕩晶體的諧振電阻在很寬的負(fù)載范圍內(nèi)保持盡可能恒定。正確尺寸的石英振蕩器仍能安全地振動(dòng)，晶體具有三倍的共振電阻，如規(guī)定的那樣。
圖2.37低功耗行為（DLD）
所述阻力增加在負(fù)荷增加后消失，但在較長(zhǎng)時(shí)間（2-4周）后恢復(fù)。只有非常大的振蕩幅度，這意味著直到晶體結(jié)構(gòu)的斷裂點(diǎn)的非常大的過載，才可能部分地永久地再生負(fù)載依賴性。大量的頻率變化與此過程有關(guān)，因此它不是石英晶體用戶的程序。在某些功率下電阻增加的原因還在于違反石英諧振器的表面和電極的氣相沉積噴霧。這些與負(fù)載的共振電阻的變化是不可逆的，即不可恢復(fù)。圖2.38顯示了在B肢電路中使用網(wǎng)絡(luò)分析儀在非常窄的諧振范圍內(nèi)“掃過”整個(gè)頻率時(shí)獲得的另一種表示中的這種行為。負(fù)載是一個(gè)參數(shù)。從該示例可以看出，電阻的增加僅發(fā)生在非常窄的負(fù)載范圍內(nèi)。石英晶體的這種性質(zhì)逃避了理性測(cè)試。因此，振蕩器必須具有足夠的Anschwingsicherheit。
圖2.38共振電阻的應(yīng)力依賴性
負(fù)載電容是晶振產(chǎn)品最重要的規(guī)格參數(shù)之一，廠家要匹配合適的外圍電容，板子才能正常的使用，許多工程搭配板子時(shí)都很合理，就是會(huì)弄錯(cuò)或不懂匹配外圍電容，導(dǎo)致不能順利的進(jìn)行測(cè)試或生產(chǎn)。如遇這種情況，建議先咨詢購買的供應(yīng)商，說明原因和操作手法，才方便讓提供方的技術(shù)解決。我司金洛鑫電子可提供免費(fèi)的技術(shù)支持服務(wù)，請(qǐng)撥打技術(shù)支持熱線：0755-27837162。
石英晶體的機(jī)械振動(dòng)的振幅與流過損耗電阻R1的交流電流的振幅（諧振電阻）成比例。不允許的電流增加通過超過石英晶體的材料強(qiáng)度而導(dǎo)致石英晶體諧振器的破壞。在達(dá)到該強(qiáng)度極限之前，石英材料的彈性變化，引起共振頻率的變化。晶格中的位錯(cuò)可能導(dǎo)致永久性變化。由于功率損耗PC=I2R1，石英諧振器中也存在局部加熱，這也導(dǎo)致頻率變化。該頻率變化的大小和方向取決于石英電流，諧振電阻，頻率，諧振器尺寸，切割角度和制造工藝，因此不能進(jìn)行關(guān)于負(fù)載依賴性的一般信息。因此，圖2.36中所示的負(fù)載依賴性只能被視為典型的梯度。石英晶體上的強(qiáng)烈負(fù)載可導(dǎo)致頻率的不可逆變化，或頻率變化僅在相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間（老化）之后消失。
具有小表面或小電極的石英諧振器不如較大的晶體強(qiáng)。具有高質(zhì)量Q的石英也沒有那么高的負(fù)載能力。即使在負(fù)載極限下，也可能出現(xiàn)溫度范圍（下降）中與負(fù)載相關(guān)的電阻下降（見2.12.6）。由于大多數(shù)振蕩器的控制特性，這些與負(fù)載相關(guān)的傾角不會(huì)干擾，只要它們不會(huì)超過Oscillator中的幅度控制。在規(guī)范中定義之前，應(yīng)確定振蕩器中的諧振電阻和負(fù)載的限制。
圖2.36石英晶體的性能
在非常小的負(fù)載范圍內(nèi)，石英晶體的共振電阻可以呈現(xiàn)更高的值。這種電阻增加是由表面部分振動(dòng)引起的，例如，松散的電極，彈性耦合的顆粒，尺寸范圍為0.5：2：和污染的高粘度介質(zhì)。電阻可以增加到小功率，但也達(dá)到某些功率的最大值（圖2.37）。低功率時(shí)諧振電阻的這種增加可能導(dǎo)致啟動(dòng)問題，特別是對(duì)于低斜率振蕩器。石英晶體制造商規(guī)定，振蕩晶體的諧振電阻在很寬的負(fù)載范圍內(nèi)保持盡可能恒定。正確尺寸的石英振蕩器仍能安全地振動(dòng)，晶體具有三倍的共振電阻，如規(guī)定的那樣。
圖2.37低功耗行為（DLD）
圖2.38共振電阻的應(yīng)力依賴性
正在載入評(píng)論數(shù)據(jù)...
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