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更多>>貼片晶振的崛起之路與壓電歷史
來(lái)源:http://diginow.com.cn 作者:kangbidz 2012年10月20
雅克·居里與皮埃爾·居里可能很多人都不認(rèn)識(shí)這兩位,但是只要是晶振這個(gè)行業(yè)中的人都應(yīng)該知道這兩位名人,他們是壓電石英晶體與壓電效應(yīng)的最早發(fā)現(xiàn)者。后來(lái)人們不斷的摸索與研究頻率接收信號(hào)這一重大發(fā)現(xiàn)登上了歷史的舞臺(tái),在第一次世界大戰(zhàn)中石英晶體諧振器在聲納中的應(yīng)用,徹底轟動(dòng)了電子世界。而后在1917年法國(guó)著名物理學(xué)家保羅·朗之萬(wàn)發(fā)明第一個(gè)晶體控制的電子式振蕩器,這也促進(jìn)了石英晶體振蕩器在戰(zhàn)爭(zhēng)中的重大作用。
到今天為止不管是直插式晶體或者貼片式晶體都越來(lái)越精確,越小型化。就拿手機(jī)來(lái)說(shuō)一個(gè)小小的東西只要有頻率信號(hào)輸出就可以聽(tīng)到千里之外朋友的聲音,這是電子信息化的魅力所在,本來(lái)之前晶振是大個(gè)的為了迎合小型產(chǎn)品需求,現(xiàn)在的貼片晶振是越做越小型化,像2.0*1.6這款體積的晶體來(lái)說(shuō),已經(jīng)是超薄的晶體了。還有貼片晶振的幾個(gè)主要特點(diǎn)1.高精度和高穩(wěn)定度、2.低噪聲,低抖動(dòng),高頻化、3.低作用,快速啟動(dòng),低電壓工作。
貼片晶振的分類(lèi)
貼片晶振也叫做SMD晶振也分為無(wú)源晶振和有源晶振兩種類(lèi)型。無(wú)源晶振和有源晶振(諧振)的英文名稱(chēng)不同,無(wú)源晶振為crystal(晶體),而有源晶振則叫做oscillator(振蕩器)。無(wú)源晶振需要借助于時(shí)鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號(hào),自身無(wú)法振蕩起來(lái),所以“無(wú)源晶振”這個(gè)說(shuō)法并不準(zhǔn)確;有源晶振是一個(gè)完整的諧振振蕩器。石英晶體振蕩器和石英晶體諧振器都是提供穩(wěn)定電路頻率的一種電子器件。石英晶體振蕩器是利用石英晶振的壓電效應(yīng)來(lái)起振,而石英晶體諧振器是利用石英晶體和內(nèi)置IC共同作用來(lái)工作的。振蕩器直接應(yīng)用于電路中,諧振器工作時(shí)一般需要提供3.3V電壓來(lái)維持工作。振蕩器比諧振器多了一個(gè)重要技術(shù)參數(shù):諧振電阻(RR),諧振器沒(méi)有電阻要求。RR的大小直接影響電路的性能,因此這是各商家競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)重要參數(shù)。
貼片晶振的主要參數(shù)
總頻差:在規(guī)定的時(shí)間內(nèi),由于規(guī)定的工作和非工作參數(shù)全部組合而引起的晶體振蕩器頻率和給定標(biāo)稱(chēng)頻率的最大偏差??傤l差包括頻率溫度穩(wěn)定度、頻率老化率造成的偏差、頻率電壓特性和頻率負(fù)載特性等共同造成的最大頻差。一般只在對(duì)短期頻率穩(wěn)定度關(guān)心,而對(duì)其他頻率穩(wěn)定度指標(biāo)不嚴(yán)格要求的場(chǎng)合采用。
頻率穩(wěn)定度:任何晶振,頻率不穩(wěn)定是絕對(duì)的,程度不同而已。一個(gè)晶振的輸出頻率隨時(shí)間變化的曲線。曲線中表現(xiàn)出頻率不穩(wěn)定的三種因素:老化、飄移和短穩(wěn)。
開(kāi)機(jī)特性(頻率穩(wěn)定預(yù)熱時(shí)間):指開(kāi)機(jī)后一段時(shí)間(如5 分鐘)的頻率到開(kāi)機(jī)后另一段時(shí)間(如1 小時(shí))的頻率的變化率。表示了晶振達(dá)到穩(wěn)定的速度。這指標(biāo)對(duì)經(jīng)常開(kāi)關(guān)的儀器如頻率計(jì)等很有用。
頻率老化率:在恒定的環(huán)境條件下測(cè)量振蕩器頻率時(shí),石英晶體振蕩器頻率和時(shí)間之間的關(guān)系。這種長(zhǎng)期頻率漂移是由晶體元件和振蕩器電路元件的緩慢變化造成的,因此,其頻率偏移的速率叫老化率,可用規(guī)定時(shí)限后的最大變化率(如±10ppb/天,加電72 小時(shí)后),或規(guī)定的時(shí)限內(nèi)最大的總頻率變化(如:±1ppm/(第一年)和±5ppm/(十年))來(lái)表示。
晶體老化是因?yàn)樵谏a(chǎn)晶體的時(shí)候存在應(yīng)力、污染物、殘留氣體、結(jié)構(gòu)工藝缺陷等問(wèn)題。應(yīng)力要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的變化才能穩(wěn)定,一種叫“應(yīng)力補(bǔ)償”的晶體切割方法(SC 切割法)使晶體有較好的特性。
短穩(wěn):短期穩(wěn)定度,觀察的時(shí)間為1 毫秒、10 毫秒、100 毫秒、1 秒、10 秒。晶振的輸出頻率受到內(nèi)部電路的影響(晶體的Q 值、元器件的噪音、電路的穩(wěn)定性、工作狀態(tài)等)而產(chǎn)生頻譜很寬的不穩(wěn)定。測(cè)量一連串的頻率值后,用阿倫方程計(jì)算。相位噪音也同樣可以反映短穩(wěn)的情況(要有專(zhuān)用儀器測(cè)量)。
重現(xiàn)性:定義:晶振經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間工作穩(wěn)定后關(guān)機(jī),停機(jī)一段時(shí)間t1(如24 小時(shí)),開(kāi)機(jī)一段時(shí)間t2(如4 小時(shí)),測(cè)得頻率f1,再停機(jī)同一段時(shí)間t1,再開(kāi)機(jī)同一段時(shí)間t2,測(cè)得頻率f2。重現(xiàn)性=(f2-f1)/f2。
頻率壓控范圍:將頻率控制電壓從基準(zhǔn)電壓調(diào)到規(guī)定的終點(diǎn)電壓,晶體振蕩器頻率的最小峰值改變量。
頻率壓控線性:和理想(直線)函數(shù)相比的輸出頻率-輸入控制電壓傳輸特性的一種量度,它以百分?jǐn)?shù)表示整個(gè)范圍頻偏的可容許非線性度。
作者—康比電子
到今天為止不管是直插式晶體或者貼片式晶體都越來(lái)越精確,越小型化。就拿手機(jī)來(lái)說(shuō)一個(gè)小小的東西只要有頻率信號(hào)輸出就可以聽(tīng)到千里之外朋友的聲音,這是電子信息化的魅力所在,本來(lái)之前晶振是大個(gè)的為了迎合小型產(chǎn)品需求,現(xiàn)在的貼片晶振是越做越小型化,像2.0*1.6這款體積的晶體來(lái)說(shuō),已經(jīng)是超薄的晶體了。還有貼片晶振的幾個(gè)主要特點(diǎn)1.高精度和高穩(wěn)定度、2.低噪聲,低抖動(dòng),高頻化、3.低作用,快速啟動(dòng),低電壓工作。

貼片晶振也叫做SMD晶振也分為無(wú)源晶振和有源晶振兩種類(lèi)型。無(wú)源晶振和有源晶振(諧振)的英文名稱(chēng)不同,無(wú)源晶振為crystal(晶體),而有源晶振則叫做oscillator(振蕩器)。無(wú)源晶振需要借助于時(shí)鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號(hào),自身無(wú)法振蕩起來(lái),所以“無(wú)源晶振”這個(gè)說(shuō)法并不準(zhǔn)確;有源晶振是一個(gè)完整的諧振振蕩器。石英晶體振蕩器和石英晶體諧振器都是提供穩(wěn)定電路頻率的一種電子器件。石英晶體振蕩器是利用石英晶振的壓電效應(yīng)來(lái)起振,而石英晶體諧振器是利用石英晶體和內(nèi)置IC共同作用來(lái)工作的。振蕩器直接應(yīng)用于電路中,諧振器工作時(shí)一般需要提供3.3V電壓來(lái)維持工作。振蕩器比諧振器多了一個(gè)重要技術(shù)參數(shù):諧振電阻(RR),諧振器沒(méi)有電阻要求。RR的大小直接影響電路的性能,因此這是各商家競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)重要參數(shù)。
貼片晶振的主要參數(shù)
總頻差:在規(guī)定的時(shí)間內(nèi),由于規(guī)定的工作和非工作參數(shù)全部組合而引起的晶體振蕩器頻率和給定標(biāo)稱(chēng)頻率的最大偏差??傤l差包括頻率溫度穩(wěn)定度、頻率老化率造成的偏差、頻率電壓特性和頻率負(fù)載特性等共同造成的最大頻差。一般只在對(duì)短期頻率穩(wěn)定度關(guān)心,而對(duì)其他頻率穩(wěn)定度指標(biāo)不嚴(yán)格要求的場(chǎng)合采用。
頻率穩(wěn)定度:任何晶振,頻率不穩(wěn)定是絕對(duì)的,程度不同而已。一個(gè)晶振的輸出頻率隨時(shí)間變化的曲線。曲線中表現(xiàn)出頻率不穩(wěn)定的三種因素:老化、飄移和短穩(wěn)。
開(kāi)機(jī)特性(頻率穩(wěn)定預(yù)熱時(shí)間):指開(kāi)機(jī)后一段時(shí)間(如5 分鐘)的頻率到開(kāi)機(jī)后另一段時(shí)間(如1 小時(shí))的頻率的變化率。表示了晶振達(dá)到穩(wěn)定的速度。這指標(biāo)對(duì)經(jīng)常開(kāi)關(guān)的儀器如頻率計(jì)等很有用。
頻率老化率:在恒定的環(huán)境條件下測(cè)量振蕩器頻率時(shí),石英晶體振蕩器頻率和時(shí)間之間的關(guān)系。這種長(zhǎng)期頻率漂移是由晶體元件和振蕩器電路元件的緩慢變化造成的,因此,其頻率偏移的速率叫老化率,可用規(guī)定時(shí)限后的最大變化率(如±10ppb/天,加電72 小時(shí)后),或規(guī)定的時(shí)限內(nèi)最大的總頻率變化(如:±1ppm/(第一年)和±5ppm/(十年))來(lái)表示。
晶體老化是因?yàn)樵谏a(chǎn)晶體的時(shí)候存在應(yīng)力、污染物、殘留氣體、結(jié)構(gòu)工藝缺陷等問(wèn)題。應(yīng)力要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的變化才能穩(wěn)定,一種叫“應(yīng)力補(bǔ)償”的晶體切割方法(SC 切割法)使晶體有較好的特性。
短穩(wěn):短期穩(wěn)定度,觀察的時(shí)間為1 毫秒、10 毫秒、100 毫秒、1 秒、10 秒。晶振的輸出頻率受到內(nèi)部電路的影響(晶體的Q 值、元器件的噪音、電路的穩(wěn)定性、工作狀態(tài)等)而產(chǎn)生頻譜很寬的不穩(wěn)定。測(cè)量一連串的頻率值后,用阿倫方程計(jì)算。相位噪音也同樣可以反映短穩(wěn)的情況(要有專(zhuān)用儀器測(cè)量)。
重現(xiàn)性:定義:晶振經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間工作穩(wěn)定后關(guān)機(jī),停機(jī)一段時(shí)間t1(如24 小時(shí)),開(kāi)機(jī)一段時(shí)間t2(如4 小時(shí)),測(cè)得頻率f1,再停機(jī)同一段時(shí)間t1,再開(kāi)機(jī)同一段時(shí)間t2,測(cè)得頻率f2。重現(xiàn)性=(f2-f1)/f2。
頻率壓控范圍:將頻率控制電壓從基準(zhǔn)電壓調(diào)到規(guī)定的終點(diǎn)電壓,晶體振蕩器頻率的最小峰值改變量。
頻率壓控線性:和理想(直線)函數(shù)相比的輸出頻率-輸入控制電壓傳輸特性的一種量度,它以百分?jǐn)?shù)表示整個(gè)范圍頻偏的可容許非線性度。
作者—康比電子
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