Crystal应用

Crystal应用

一,Crystal基本原理:

将Crystal接入具有正反馈的放大电路中,当晶体产生振动时,两电极上就会出现交流电压,电压经过放大后又经正反馈到晶体的电极上,加强了原来的交变电场,于是晶体的机械振动能够继续维持,机械振动和交变电场的振幅很小,但在晶体的固有频率下,其振幅会剧然增大,称之为压电振荡.

其等效电路如下:

可见其等效电路为一个复谐振电路,它有两个谐振频率.

其一是晶体的自然振动频率Fs

Fs1

2L*C1其二为晶体振荡器的并联谐振频率Fp

Fp1

C1*C02L*C1C0由于C1<

二,Crystal规格介绍:

1,振荡模式:

AT表示晶体切割方式,不同的切割方式形成的晶体具有不同的使用频率范围和频率温度特性.使用AT切型,加工比较容易,且其频率温度曲线较好,在标称的温度工作范围内频率变化很小,但是只适用于频率高于500KHZ以上的振荡器.

2,等效并联电容C0:静电电容,并电容,等效电路中与串联臂并接的电容.

C00.044*电极面积(mm^2)C(杂散电容),可见其由晶体制程决定.

晶片厚度(mm)

3, 频率偏差:表示振荡器输出频率在室温下相对于标称频率的偏差.

4, 温度频差: 振荡器在允许工作温度范围内的输出频率相对于标称频率的偏差.

5,等效谐振电阻RR:

|-R| = RS + RR(-R:负性阻抗),RS测量如下:

在左图中的Rs連上純電阻,使與晶體串聯,一步步的增加電阻值,直到良好的震盪波形停止. 良好的B

震盪波形停止前的電阻值即為此線路的負性阻抗,要满足晶体振荡的振幅条件,一般须|-R| > (5

A

~10 )*RR;

影响负性阻抗的因素有:

1),电源电压(Supply Voltage)

2),Rf(反馈电阻)

3),负载电容

6,DL:晶体振荡时的消耗功率.(由振荡电路提供,称为激励功率)

DL=I^2*Re(其中:Re = RR * ( 1+ C0/CL)^2)

计算出的DL应等于或小于标称值,此值过大,频率的稳定度会降低,甚至造成晶体信赖性方面的问题,若过小,则振荡不稳定甚至停振.

7,CL:负载电容.

要保证晶体工作在SPEC标称的频率上,要求:CL = Cs + (C1 * C2)/(C1+C2)其中:Cs为IC等效电容+回路杂散电容,C1,C2为回路旁路电容:

CL越小,Cs对频率的影响就越大,就越不稳定

CL太大,Cs的影响就小,但耗电

8,Q:电路的品质因数.

Q ≈ 1/R*(L/C)^1/2.

Q值俞高,表示通频带越小,频率选择性越好.

9, DLD: 不同激励功率下,RR的稳定度.

FDL D: 不同激励功率下,频率的稳定度.

10, Aging: 老化频差,经时性,在确定的时间内输出频率的相对变化,SPEC表示为每年频率的偏移ppm.

三,回路调整:

變大時 變小時

Rf

負性阻抗依IC內部設計而改變

頻率變高 頻率變低

Rd

負性阻抗變小 負性阻抗變大

DL變小 DL變大

頻率變低 頻率變高

Cd, Cg

負性阻抗變小 負性阻抗變大

DL變大 DL變小