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首頁晶振技術技術資料 石英晶振的專有名辭

石英晶振的專有名辭

來源://fzaimi.com 作者:zhaoxiankh 2014年07月19

(1) 公稱頻率及容許誤差( Nominal Frequency and Tolerance )
       在對的的自激振蕩火車線路適應下, 從振動輸電線路打出的規律, 稱做“公稱幾率( nominal frequency )”. 頻率院校平常是以兆赫( megahertz, MHz) 或 仟赫(Kilohertz, KHz)寫出.

      實際效果的批處理生孩子及振動的線路利用上, 車輛在制冷自然環境(25oC)上都老有些對應于學校速度的速度分散誤差度. 這內型的頻點限制值誤差度的最大程度造謠生事值,通常是以ppm ( parts per million )或% ( percent ) 來表達.

(2) 基本波振蕩及倍頻振蕩模態( Fundamental and Overtone Vibrations Mode)
      在AT切割角度的石英晶體共振子主要是以厚度剪切振蕩模態存在. 石英尖晶石尖晶石在震動時, 除開幾乎波諧振以外, 高階的倍頻震蕩也與常規波振蕩器的同時長期存在于石英單晶體單晶體的參比電極區域環境兩者之間. 是, 是由于光電探測器建材的參比電極是不間斷相位相反的的噪聲壞境, 但是,祇有奇數倍(odd number)的高頻率倍頻能夠 產生, 偶數倍(even number)的倍頻嗡嗡聲在石英砂硫化鋅嗡嗡聲子不會存在著的.

(3) 負載電容 ( Load Capacitance, CL ) 
       諧振路線上的”電動機扭矩濾波電容(load capacitance)”舉例為:從石英氯化鈉晶體氯化鈉晶體嗡嗡聲子的這兩個端子排凝視著震蕩輸電線路所慘遭到的因此電容器值. 環境下電容(電容器)免費在線道路上能能與石英砂多晶體嗡嗡聲子以串并聯(parallel)或以結合(series)的方示無線連接. 以串并聯形式鏈接的振蕩器火車線路中, 負載電阻電容(電容器)(CL)的面積大小會不良影響公稱頻段的因素.

 

      這種負載電容并聯線路的共振頻率以 fL 顯示 :

(4) 頻率對溫度穩定性( Frequency-Temperature Stability )
      石英頻率因溫度變化而改變, 這是因起于石英材料在各個坐標軸向的熱膨脹系數不同, 當溫度變化時, 各軸向晶格距產生些許變化. 當引用不同的切割角度時, 不同振蕩模態的之變化也會不同.

      以AT切割角度的厚度剪切振蕩模態的設計, 一般是采用攝氏25度作為參考溫度點的頻率來定義在工作環境溫度范圍內的頻率變動的穩定性. 在定義這項頻率對溫度穩定性參數的同時, 也應該一同規范出相對應的工作環境溫度范圍(Operation Temperature Range)

      石英頻率組件頻率對溫度穩定性的特性, 亦如同公稱頻率誤差一樣, 是以ppm或是以% 為計量單位. 組件的頻率溫度特性曲線與石英的切割角度, 振蕩模態, 表面處理及外型尺寸都有很大的關系. 除此之外, 振蕩線路上的負載電容(CL), 驅動功率(drive level)的特性, 也會影響到振蕩線路輸出頻率對溫度變化的穩定性.

(5) 等效串聯阻抗 ( Equivalent Series Resistance , ESR) 
      當石英納米線納米線串接振動在fs時, C1及L1是不同相位而相互間互抵, 一整塊嗡嗡聲子的的動態支臂(motional arm) 的導納(admittance)是類似世界上最大特性阻抗值R1. 在這那時候全部熔融石英單晶體震蕩子的主要表現僅就是一個功率電阻性的配件. 功率電阻值R1是整一個控件的自動化器質性能力耗用. 這里面其中包含了石英晶體資料, 接下來用料及裝封用料上幾乎所有的能量消耗耗損率.

(6) 動態電容( Motional Capacitance C1 ) 及動態電感(  Motional Inductance L1  )

      在公式一中,動態電容C1及動態電感L1與串聯偕振頻率,fs  ,是相護連接的.

 

      在實際的量測系統中, 我們祇能量測到動態電容C1及串聯協振頻率fs . 動態電感L1是由公式(4)計算得到.

(7) 靜態電容( Static Capacitance or Shunt Capacitance, Co )
      靜態電容,Co, 主要來自由以石英芯片為介電材料與兩個電極所形成的電容為主; 另外一小部份的靜態電容來自連接石英芯片與接線的導電接著材料之間的電容和封裝外殼的電容.

      靜態電容是在遠低于振蕩頻率的范圍量測出來的, 以避免在受到振蕩頻率附近的動態電容影響. 公式(5) 是靜態電容的數學表示式.

      在公式(5)中, A 體現參比電極的戶型面積; d 代表會熔融石英集成塊的板厚為ε 是熔融石英處理器的相應介電值Cm+p 是其它由材料產生的電容值

(8) 驅動功率( Drive Level )
      石英晶體的驅動功率是指石英晶體共振子的消耗功率. 一般是以微瓦(microwatt)表示. 振蕩線路的設計上必須提供適當的功率讓石英晶體共振子開始起振并維持振蕩. 石英晶體的振蕩是屬于物理上的高頻機械振動, 振蕩時的電氣阻抗值約在10~100奧姆以下( 依頻率范圍及尺寸大小有差異). 振蕩線路若提供過高的驅動功率, 會使石英晶體的非線性特性變化及石英/電極/接著材料的接口惡化, 進而造成振蕩頻率FL及等效阻抗R1的過度變化. 石英晶體在長時期的過高驅動功率下工作, 會有不穩定的現象. 隨著各類應用面的低消耗功率需求及產品小形化趨勢, 加上近幾年石英產品的技術大幅提升, 石英晶體共振子的電氣阻抗值整體都下降而且穩定. 振蕩線路的設計不需要,也不應該提供過高的驅動能量在石英晶體共振子上面. 對于絕大部份的應用面而言, 振蕩線路提供 10 ~ 100 微瓦( microwatt)的最大功率(視石英共振子的尺寸及頻率而定)給石英共振子已足夠了.

(9) 電氣品質因子( Quality Factor, Q )

      對于石英晶體共振子, 電氣質量因子Q是很重要的一個特性. 電氣質量因子可以用下列公式(6)表示

      石英晶體的共振子的質量因子可以達到數佰萬以上.

(10) 牽引率( Pullability ) 及 敏感度( Trim Sensitivity )
      石英晶體共振子應用在并聯振蕩線路上, 振蕩頻率與負載電容CL有很大的關系. 這在前面的公式(3)就可以看到. (圖十一) 是以并聯振蕩線路上FL頻率對負載電容CL的變化曲線示意圖.

      頻率的“牽引率”指的是負載電容CL1的頻率FL1到負載電容CL2的頻率FL2的頻率變化. 在(圖十一)中可以是FL1(CL=24pF)與FL2(CL=10pF)的頻率變化值. 在這個例子中的頻率牽引率是 220 ppm. 若我們將CL1與CL2的負載電容值趨近極小化(曲線作數學上的微分), 就會得到曲線的切線值. 這個切線值就是用某一個負載電容的敏感度( trim sensitivity ).

      在下圖中, CL=24 pF 時的頻率敏感度是10 ppm/pF, 及CL=10 pF時的頻率敏感度是20 ppm/pF. 在并聯線路中, 負載電容越小, 頻率對負載電容變化的敏感度越高. 相反的, 負載電容越大, 頻率對負載電容變化的敏感度越低. 這就是石英晶體共振子用于VCXO線路上時, 線路設計上會選用較小負載電容. 反之, 在要求較準確的頻率信號時, 線路設計上會選用較高的負載電容.

(11) 老化( AGING )
       “ 老化” 顧名思意就是指在某一段特定時間范圍內, 石英晶體共振子隨時間的頻率變化, 以百萬分之一 ( parts per million, ppm ) 為表示的單位. 老化在頻率與時間上的特性曲線, 一般是呈現指數(exponential)型態的變化. 頻率老化變動最大的期間是在石英頻率組件制成后的第一個月. 之后, 頻率的變化就隨時間逐漸減少. 頻率的老化特性有好幾個主要的因素影響. 比如說, 封裝的方法, 材料的種類, 制程溫度, 制程管控, 熱處理過程及產品的尺寸和頻率高低. 在規格上大多都要定義出短期(1~3個月) 或長期(1~10年)的頻率老化需求.

(12) 儲存溫度范圍( STORAGE TEMPERATURE RANGE )
      除了在前面的工作環境溫度范圍之外, 另一項與溫度有關的特性是”儲存溫度范圍(Storage Temperature Range)”. 這個參數指的是產品在靜態狀況下可以儲存的最高與最低溫度范圍. 在這個溫度范圍內, 產品必需保證在長時期的儲存后, 還是可以在工作溫度范圍內正常的工作并符合規格. 這項特性與石英晶體共振子的組件設計及制程設計有很大關系, 要小心的定義.

(13) 負性阻抗(Negative Resistance , - R )
      負性阻抗是指從石英晶體共振子的二個端子往振蕩線路看過去, 所遭遇到振蕩線路在振蕩頻率時的阻抗特性值. 振蕩線路上必需提供足夠的放大增益值來補償石英晶體共振子在共振時的機械能損失. 負性阻抗并不是石英振蕩子的產品參數, 卻是振蕩線路的一項重要特性參數. 從共振子的角度而言, 就是在振蕩線路的”負性阻抗”.

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