大普晶振的选型

选择晶振时要考虑哪些参数

选择晶振时要考虑哪些参数? 2011-7-19 14:26 提问者:rinkeigun|浏览次数:2555次 谢谢好心人。我想知道的是: 1. 晶振之身的参数(频率等) 2. 与周围的器件(51单片机)有什么关联,影响 3. 构成晶振的元件是什么(如C,Y) 4.哪里有最简单的电路图 我来帮他解答 2011-7-25 14:05 满意回答 1、 晶体谐振器的等效电路 图1是一个在谐振频率附近有与晶体谐振器具有相同阻抗特性的简化电路。 其中:C1为动态电容也称等效串联电容;L1为动态电感也称等效串联电感; R1为动态电阻也称等效串联电阻;C0为静态电容也称等效并联电容。 这个等效电路中有两个最有用的零相位频率,其中一个是谐振频率(Fr),另一个是反谐振频率(Fa)。当晶体元件实际应用于振荡电路中时,它一般还会与一负载电容相联接,共同作用使晶体工作于Fr和Fa之间的某个频率,这个频率由振荡电路的相位和有效电抗确定,通过改变电路的电抗条件,就可以在有限的范围内调节晶体频率。 2、晶体的频率 晶体在应用的电路中,其电气特性表现较复杂,与其相关的频率指标也有多个,主要的是: a)标称频率(F0) 指晶体元件规范中所指定的频率,也即用户在电路设计和元件选购时所希望的理想工作频率。 b)谐振频率(Fr) 指在规定条件下,晶体元件电气阻抗为电阻性的两个频率中较低的一个频率。根据图1的等效电路,当不考虑C0的作用,Fr由C1和L1决定,近似等于所谓串联(支路)谐振频率(Fs)。 这一频率是晶体的自然谐振频率,它在高稳晶振的设计中,是作为使晶振稳定工作于标称频率、确定频率调整范围、设置频率微调装置等要求时的设计参数。c)负载谐振频率(FL) 指在规定条件下,晶体元件与一负载电容串联或并联,其组合阻抗呈现为电阻性时两个频率中的一个频率。在串联负载电容时,FL是两个频率中较低的那个频

晶振焊盘检测选型方案

晶振焊盘检测选型方案 一、检测装置描述 检测装置需要同时检测两个晶振,两个晶振间的中心距离约为20mm如图1所示,晶振传送过来后由相应装置抓到适当位置进行检测,相机在晶振的正上方。 二、检测对象描述 需要检测的晶振有两种规格: 大尺寸晶振:矩形,长7mm,宽5mm。 小尺寸晶振:矩形,长5mm,宽3.2mm。 三、检测要求描述 每个晶振都有四个焊盘,其中有三个矩形焊盘和一个五边形焊盘,检测 系统需要检测出其中五边形的焊盘,并输出其位置信息。每个晶振的焊盘

的位置信息有两种情况如图2所示。当同时检测两个晶振时有四种可能输出的结果。 (1) 晶振焊盘位置1 (2) 晶振焊盘位置2 图2 晶振焊盘位置示意图 四、系统功能简要描述 1、图像获取 待检测晶振需放置在相机的正下方。相机提供外部的I/O接口,当晶振到达适当位置后需要向数字相机提供外部脉冲信号触发相机采图,脉冲信号大小为5V~24V。当需要同时检测两个晶振的时候,相机应该同时拍摄到两个晶振。另外需要配备专用的LED光源以保证图像稳定性。 2、核心的视觉算法 采用图像处理技术检测晶振片中五边形焊盘的位置,使用划分区域的方法以实现对两个晶振的检测。 3、结果输出 当只对一个晶振检测时,有两种可能输出的结果;当对两个晶振同时检测时有四种可能输出的结果。 五、系统部件选型 1、数字相机

检测系统只需要检测出晶振中五边形焊盘的位置,采用黑白相机即可满 足要求。在满足图像处理所需要的分辨率的要求下,采用的数字相机分 辨率为1280×1024。 2、工业镜头 需搭配C口镜头,焦距初定为35mm。镜头距拍摄物的距离大概为22cm。 3、环形光源 专用LED环形光源,并配备专用的直流电源。 六、开发周期 1、需求分析,方案优化:2天; 2、前期软件编程、算法调试:8天 3、安装调试:待定 七、设备清单

晶振基础知识

晶振基础知识(第一版) 摘要:本文简单介绍了晶体谐振器和晶体振荡器的结构,工作原理,振荡器电路的分类,晶体振荡器的分类,晶振类器件的主要参数指标和石英晶体基本生产工艺流程。 一、振荡电路的定义,构成和工作原理 (2) 二. 晶体振荡器分类: (16) 三、石英晶体谐振器主要参数指标 (19) 四、石英晶体振荡器主要参数指标 (20) 五.石英晶体基本生产工艺流程 (26)

一、振荡电路的定义,构成和工作原理 1. 振荡器:不需外加输入信号,便能自行产生输出信号的电路,通常也被成为。 2. 振荡器构成:谐振器(选频或滤波)+驱动(谐振)电路构成振荡器电路。 3. 谐振器的种类有:RC 谐振器,LC 并联谐振器,陶瓷谐振器,石英(晶体)谐振器,原子谐振器,MEMS (硅)振荡器。本文只讨论石英晶体谐振器。 石英谐振器的结构 石英谐振器,它由石英晶片、电极、支架和外壳等部分组成。它的性能与晶片的切割方式、尺寸、电极的设置装架形式,以及加工工艺等有关。其中,晶片的切割问题是设计时首先要考虑的关键问题。由于石英晶体不是在任何方向都具有单一的振动模式(即单频性)和零温度系数,因此只有沿某些方向切下来的晶片才能满足设计要求。 Mounting clips Top view of cover Resonator

普通晶振内部结构 石英晶体振荡器主要由基座、晶片、IC 及外围电路、陶瓷基板(DIP OSC )、上盖组成。 普通晶体振荡器原理图 胶点 基座 晶片 Bonding 线 IC

4. 振荡电路的振荡条件: (1)振幅平衡条件是反馈电压幅值等于输入电压幅值。根据振幅平衡条件,可以确定振荡幅度的大小并研究振幅的稳定。 (2)相位平衡条件是反馈电压与输入电压同相,即正反馈。根据相位平衡条件可以确定振荡器的工作频率和频率的稳定。 (3)振荡幅度的稳定是由器件非线性保证的,所以振荡器是非线性电路。 (4)振荡频率的稳定是由相频特性斜率为负的网络来保证的。 (5)振荡器的组成必须包含有放大器和反馈网络,它们必须能够完成选频、稳频、稳幅的功能。(6)利用自偏置保证振荡器能自行起振,并使放大器由甲类工作状态转换成丙类工作状态。

如何选取正确的晶振

一个号的晶体振荡器可以被泛应用到军、民用通信电台,微波通信设备,程控电话交换机,无线电综合测试仪,BP机、移动电话发射台,高档频率计数器、GPS、卫星通信、遥控移动设备等。它具有多种封装类型,最主要的特点是电气性能规范多种多样。它有以下几种不同的类型:电压控制晶体振荡器(VCXO)、温度补偿晶体振荡器(TCXO)、恒温晶体振荡器(OCXO),以及数字补偿晶体振荡器(MCXO或DTCXO),每种类型都有自己的独特性能。 如果你的设备需要即开即用,您就必须选用VCXO或温补晶振,如果你的要求稳定度在0.5ppm以上,凯越翔建议你选择数字温补晶振(MCXO)。而模拟温补晶振则适用于稳定度要求在5ppm~0.5ppm之间的需求。VCXO只适合于稳定度要求在5ppm以下的产品。如果你的设备在不需要即开即用的环境下,如果需要信号稳定度超过0.1ppm的,可选用OCXO。 从频率稳定性方面考虑:晶体振荡器的主要特性之一是工作温度内的稳定性,它是决定振荡器价格的重要因素。稳定性愈高或温度范围愈宽,器件的价格亦愈高。工业级标准规定的-40~+75℃这个范围往往只是出于设计者们的习惯,倘若-30~+70℃已经够用,那么就不必去追求更宽的温度范围。所以设计工程师要慎密决定特定应用的实际需要,然后规定振荡器的稳定度。指标过高意味着花钱愈多。 晶体老化:造成频率变化的又一重要因素。根据目标产品的预期寿命不同,有多种方法可以减弱这种影响。晶体老化会使输出频率按照对数曲线发生变化,也就是说在产品使用的第一年,这种现象才最为显著。例如,使用10年以上的晶体,其老化速度大约是第一年的3倍。采用特殊的晶体加工工艺可以改善这种情况,也可以采用调节的办法解决,比如,可以在控制引脚上施加电压(即增加电压控制功能)等。 与稳定度有关的其他因素还包括电源电压、负载变化、相位噪声和抖动,这些指标应该规定出来。对于工业产品,有时还需要提出振动、冲击方面的指标,军用品和宇航设备的要求往往更多,比如压力变化时的容差、受辐射时的容差,等等。 输出:必须考虑的其它参数是输出类型、相位噪声、抖动、电压特性、负载特性、功耗、封装形式,对于工业产品,有时还要考虑冲击和振动、以及电磁干扰(EMI)。晶体振荡器可HCMOS/TTL兼容、ACMOS兼容、ECL和正弦波输出。每种输出类型都有它的独特波形特性和用途。应该关注三态或互补输出的要求。对称性、上升和下降时间以及逻辑电平对某些应用来说也要作出规定。许多DSP和通信芯片组往往需要严格的对称性(45%至55%)和快速的上升和下降时间(小于 5ns)。 相位噪声和抖动:在频域测量获得的相位噪声是短期稳定度的真实量度。它可测量到中心频率的1Hz之内和通常测量到1MHz。晶体振荡器的相位噪声在远离中心频率的频率下有所改善。TCXO和OCXO振荡器以及其它利用基波或谐波方式的晶体振荡器具有最好的相位噪声性能。采用锁相环合成器产生输出频率的振荡器比采用非锁相环技术的振荡器一般呈现较差的相位噪声性能。 抖动与相位噪声相关,但是它在时域下测量。以微微秒表示的抖动可用有效值或峰—峰值测出。许多应用,例如通信网络、无线数据传输、ATM和SONET要

晶振基础知识

1、晶体元件参数 1.1等效电路 作为一个电气元件,晶体是由一选定的晶片,连同在石英上形成电场能够导电的电极及防护壳罩和内部支架装置所组成。 晶体谐振器的等效电路图见图1。 等效电路由动态参数L 1、C 1、R 1和并电容C 0组成。这些参数之间都是有联系的,一个参数变化时可能会引起其他参数变化。而这些等效电路的参数值跟晶体的切型、振动模式、工作频率及制造商实施的具体设计方案关系极大。 下面的两个等式是工程上常用的近似式: 角频率ω=1/11C L 品质因数Q=ωL 1/R 1 其中 L1为等效动电感,单位mH C1为等效电容,也叫动态电容,单位fF R1为等效电阻,一般叫谐振电阻,单位Ω 图2、图3、图4给出了各种频率范围和各种切型实现参数L 1、C 1、R 1的范围。 图2常用切型晶体的电感范围 图3 常用切型的电容范围 对谐振电阻来说,供应商对同一型号的任何一批中可以有3:1的差别,批和批之间的差别可能会更大。对于一给定的频率,采用的晶体盒越小,则R 1和L 1的平均值可能越高。

1.2 晶体元件的频率, 晶体元件的频率通常与晶体盒 尺寸和振动模式有关。一般晶体尺 寸越小可获得的最低频率越高。晶 体盒的尺寸确定了所容纳的振子的 最大尺寸,在选择产品时应充分考 虑可实现的可能性,超出这个可能 范围,成本会急剧增加或成为不可 能,当频率接近晶体盒下限时,应与 供应商沟通。下表是不同晶体盒可 实现的频率范围。 图4 充有一个大气压力气体 (90%氮、10%氦) 的气密晶体元件的频率、切型和电阻范围 1.3 频差 规定工作温度范围及频率允许偏差。 电路设计人员可能只规定室温频差,但对于在整个工作温度范围内要求给定频差的应 用,除了给定室温下的频差还应给出整个工作温度范围内的频差。给定这个频差时,应充分 考虑设备引起温升的容限。 通常有两种方法规定整个工作温度范围的频差。 1)规定总频差 如从-10℃—+85℃,总频差为±50×10-6,通常这种方法一般用于具有较宽频差而不采

好晶振的选择方法

好晶振的选择方法 晶振选型时关心的技术指标: 1.频率:基本参数,选型必须知道的参数。 频率越高一般价格越高。但频率越高,频差越大,从综合角度考虑,一般工程师会选用频率低但稳定的晶振,自己做倍频电路。总之频率的选择是根据需要选择,并不是频率越大就越好。要看具体需求。比如基站中一般用10MHz的OCXO,但由于很好的频率稳定性,属于高端晶振。至于范围,晶振的频率做的太高的话,就会失去意义,因为有其他更好的频率产品代替。 KVG的产品频率范围是:25kHz-1.3G。基本上所有应用中的晶振都可以在KVG产品种找到。 2.频率稳定度:关键参数,KVG的高端晶振可以达到10-9级别。 指在规定的工作温度范围内,与标称频率允许的偏差。用PPm(百万分之一)表示。一般来说,稳定度越高或温度范围越宽,价格越高。对于频率稳定度要求±20ppm 或以上的应用,可使用普通无补偿的晶体振荡器。对于介于±1 至±20ppm 的稳定度,应该考虑TCXO 。对于低于±1ppm 的稳定度,应该考虑OCXO。比如OCXO-3000SC,频稳为+/- 2x10^-9。如果客户有十分特别的频稳要求,KVG可以定制。 3.电源电压: 常用的有3.3V、5V、2.8V等。 KVG的产品2。8V 3。3V 5V都有。其中3.3V应用最广。 4.输出: 根据需要采用不同输出。(HCMOS,SINE,TTL,PECL,LVPECL,LVDS,LVHCMOS等)每种输出类型都有它的独特波形特性和用途。应该关注三态或互补输出的要求。对称性、上升和下降时间以及逻辑电平对某些应用来说也要作出规定。 KVG产品有些系列有HCMOS/TTL,有些系列有LVPECL/LVDS输出。根据客户需要我们可以帮助客户选型。 5.工作温度范围: 工业级标准规定的-40~+85℃这个范围往往只是出于设计者们的习惯,倘若-30~+70℃已经够用,那么就不必去追求更宽的温度范围。对于某些特殊场合如航天军用等,对温度有更苛刻的要求。 KVG的产品都用普通和工业级标准,对于军工极KVG也有。军工级一般需要定制,KVG在定制方面有优势。 6.相位噪声和抖动: 相位噪声和抖动是对同一种现象的两种不同的定量方式,是对短期稳定度的真实度量。振荡器以及其它利用基波或谐波方式的晶体振荡器具有最好的相位噪声性能。采用锁相环合成器产生输出频率的振荡器比采用非锁相环技术的振荡器一般呈现较差的相位噪声性能。但相对的,拥有好的相位噪声和抖动的同时振荡器的设计复杂,体积大,频率低,造价高。 KVG的晶振系列涵盖了各种设计技术,可根据客户要求进行选择。例如V-850采用倍频器(过滤谐波)技术,具有高频,低抖动(<0.1ps rms 12kHz-20MHz)。实际上相位噪声和抖动是短期频率稳定度的度量,所以一般越高端的晶振,即频稳越好的晶振,这些指标也相应越好。KVG可以提供各种档次相位噪声的晶振,

晶振地主要全参数及其对电路地影响

Crystal First Failure FL RR DLD2 RLD2 SPDB C0 C0/C1 C1 L ppm Ohms Ohms Ohms dB pF fF mH High Limit 20.0 80.0 8.0 80.0 -2.0 7.0 Low Limit -20.0 1.0 1 PASS 3.45 50.57 2.24 54.39 -4.66 3.8 3 3,744.8 4 1.0 2 10.75 2 PASS -5.84 32.05 4.18 36.30 -6.96 3.8 6 4,113.2 9 0.9 4 11.70 3 Fail DLD2 High 0.44 73.86 27.81 108.17 -3.59 3.7 4 3,613.2 7 1.0 3 10.63 4 Fail SPDB High -8.97 33.67 2.06 37.55 -0.44 3.9 2 5,538.0 1 0.7 1 15.54 5 PASS -1.27 40.11 1.65 42.75 -7.8 6 3.8 9 3,955.0 9 0.9 8 11.17 6 PASS -6.74 30.12 4.38 34.23 -9.58 3.8 1 3,608.8 5 1.0 6 10.42 7 PASS -3.52 41.97 1.52 42.86 -6.95 3.8 5 4,670.1 9 0.8 2 13.35 8 PASS 1.13 38.34 2.07 40.46 -4.15 3.8 8 5,017.9 5 0.7 7 14.23 9 PASS -7.01 21.31 0.73 21.80 -9.89 3.8 3 3,018.1 7 1.2 7 8.67 10 Fail DLD2 High -3.62 24.75 52.36 78.55 -10.3 3.8 6 2,943.3 9 1.3 1 8.37 晶振的等效电器模型 C0 ,是指以水晶为介质,由两个电极形成的电容。也称为石英谐振器的并联电容,它相当于以石英片为介质、以两电极为极板

晶振的匹配电容选择修订稿

晶振的匹配电容选择 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-

匹配电容是指晶振要正常震荡所需要的电容,一外接电容是为了使晶振两端的等效电容等于或接近于负载电容(晶体的负载电容是已知的,在出厂的时候已经定下来了,一般是几十PF,)。应用时一般在给出负载电容值附近调整可以得到精确频率,此电容的大小主要影响负载谐振频率,一般情况下,增大电容会使振荡频率下降,而减小电容会使振荡频率升高, 晶振的负载电容=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C] 式中Cd,Cg为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,Cic(集成电路内部电容)+△C(PCB上电容,一般情况下,Cd、Cg取相同的值并联后等于负载电容是可以满足振荡条件的, 在许可的范围内Cd和Cg的值越小越好,电容值偏大会虽然有利于震荡的稳定,但是电容过大会增加起振的时间。如果不易起振或振荡不稳定可以减小输入端对地电容量, 而增加输出端的值以提高反馈量。 在电路中输出端和输入端之间接了一个大的电阻,这是由于连接晶振的芯片端内部是一个线性运算放大器,将输入进行反向180度输出,晶振处的负载电容电阻组成的网络提供另外180度的相移,整个环路的相移360度,满足振荡的相位条件,同时还要求闭环增益大于等于1,晶体才正常工作。晶振输入输出连接的电阻作用是产生负反馈,保证放大器工作在高增益的线性区,一般在M欧级,输出端的电阻与负载电容组成网络,提供180度相移,同时起到限流的作用,防止反向器输出对晶振过驱动,损坏晶振,有的晶振不需要是因为把这个电阻已经集成到了晶振里面。 设计是注意事项: 1.使晶振、外部电容器(如果有)与 IC之间的信号线尽可能保持最短。当非常低的电流通过IC晶振振荡器时,如果线路太长,会使它对 EMC、ESD 与串扰产生非常敏感的影响。而且长线路还会给振荡器增加寄生电容; 2.尽可能将其它时钟线路与频繁切换的信号线路布置在远离晶振连接的位置; 3.当心晶振和地的走线; 4.将晶振外壳接地。

晶振选型与应用知识

石英晶振选型与应用知识 石英晶体是压电晶体的一种,沿着特定的方向挤压或拉伸,它的两端会产生正负电荷,这种效应称为正压电效应;相反,对晶体施加电场导致晶体形变的效应,称为逆压电效应。所以在石英晶片两面施加交变电场,晶片就会产生形变,而形变又会产生电场,这是一个周期转换的过程。对于特定的晶片,这个周期是固定的,我们利用这个周期来产生稳定的基准时钟信号。 石英晶体元器件,是利用石英晶体的压电效应实现频率控制、稳定或选择的关键电子元器件。包括石英晶体谐振器、石英晶体振荡器和石英晶体滤波器。在石英晶片的两面镀上电极,经过装架、调频、封装等工序后制成石英晶体元件。石英晶体元件与集成电路等其它电子元件组合成石英晶体器件。本文主要介绍石英晶振:即所谓石英晶体谐振器(无源晶振)和石英晶体振荡器(有源晶振)的统称。一般的概念中把晶振就等同于谐振器理解了,振荡器就是通常所指钟振。石英晶振是一种用于稳定频率和选择频率的电子元件,已被广泛地使用在无线电话、载波通讯、广播电视、卫星通讯、仪器仪表等各种电子设备中. 一、石英晶振的型号命名方法 1.国产石英晶体谐振器的型号由三部分组成: –第一部分:表示外壳形状和材料, B表示玻璃壳,J表示金属壳,S表示塑料封型; –第二部分:表示晶片切型,与切型符号的第一个字母相同, A表示AT切型、B表示BT切型, –第三部分:表示主要性能及外形尺寸等, 一般用数字表示,也有最后再加英文字母的。 JA5为金属壳AT切型晶振元件,BA3为玻壳AT切型晶振元件。 2石英晶体振荡器的型号命名有四部分组成: .

–第一部分:主称 用大写字母Z表示石英晶体振荡器; –第二部:类别 用大写字母表示,其意义见下表: –第三部分:频率稳定度等级 用大写字母表示,其意义见下表: –第四部分:序号 用数字表示,以示产品结构性能参数的区别

晶振基础知识

晶振基础知识

晶振基础知识(第一版) 摘要:本文简单介绍了晶体谐振器和晶体振荡器的结构,工作原理,振荡器电路的分类,晶体振荡器的分类,晶振类器件的主要参数指标和石英晶体基本生产工艺流程。 一、振荡电路的定义,构成和工作原理 (3) 二. 晶体振荡器分类: (23) 三、石英晶体谐振器主要参数指标 (27) 四、石英晶体振荡器主要参数指标 (30) 五.石英晶体基本生产工艺流程 (43)

一、振荡电路的定义,构成和工作原理 1. 振荡器:不需外加输入信号,便能自行产生输出信号的电路,通常也被成为。 2. 振荡器构成:谐振器(选频或滤波)+驱动(谐振)电路构成振荡器电路。 3. 谐振器的种类有:RC谐振器,LC并联谐振器,陶瓷谐振器,石英(晶体)谐振器,原子谐振器,MEMS(硅)振荡器。本文只讨论石英晶体谐振器。石英谐振器的结构 石英谐振器,它由石英晶片、电极、支架和外壳等部分组成。它的性能与晶片的切割方式、尺寸、电极的设置装架形式,以及加工工艺等有关。其中,晶片的切割问题是设计时首先要考虑的关键问题。由于石英晶体不是在任何方向都具有单一的振动模式(即单频性)和零温度系数,因此只有沿某些方向切下来的晶片才能满足设计要求。

普通晶振内部结构 Base Mounting clips Bonding area Electrodes Quartz blank Cover Seal Pins Top view of cover Metallic electrodes Resonator plate substrate (the “blank”)

晶振选型指南(精)

恒温晶振、温补晶振选用指南 晶体振荡器被广泛应用到军、民用通信电台,微波通信设备,程控电话交换机,无线电综合测试仪, BP 机、移动电话发射台,高档频率计数器、 GPS 、卫星通信、遥控移动设备等。它有多种封装,特点是电气性能规范多种多样。它有好几种不同的类型:电压控制晶体振荡器(VCXO 、温度补偿晶体振荡器(TCXO 、恒温晶体振荡器(OCXO ,以及数字补偿晶体振荡器(MCXO 或 DTCXO , 每种类型都有自己的独特性能。如果您需要使您的设备即开即用, 您就必须选用 VCXO 或温补晶振,如果要求稳定度在 0.5ppm 以上,则需选择数字温补晶振 (MCXO 。模拟温补晶振适用于稳定度要求在 5ppm ~0.5ppm 之间的需求。 VCXO 只适合于稳定度要求在 5ppm 以下的产品。在不需要即开即用的环境下,如果需要信号稳定度超过 0.1ppm 的,可选用OCXO 。 频率稳定性的考虑 晶体振荡器的主要特性之一是工作温度内的稳定性, 它是决定振荡器价格的重要因素。稳定性愈高或温度范围愈宽,器件的价格亦愈高。工业级标准规定的 - 40~+75℃这个范围往往只是出于设计者们的习惯, 倘若 -30~+70℃已经够用, 那么就不必去追求更宽的温度范围。设计工程师要慎密决定特定应用的实际需要,然后规定振荡器的稳定度。指标过高意味着花钱愈多。晶体老化是造成频率变化的又一重要因素。根据目标产品的预期寿命不同, 有多种方法可以减弱这种影响。晶体老化会使输出频率按照对数曲线发生变化,也就是说在产品使用的第一年, 这种现象才最为显著。例如, 使用 10年以上的晶体, 其老化速度大约是第一年的 3倍。采用特殊的晶体加工工艺可以改善这种情况,也可以采用调节的办法解决,比如, 可以在控制引脚上施加电压 (即增加电压控制功能等。与稳定度有关的其他因素还包括电源电压、负载变化、相位噪声和抖动,这些指标应该规定出来。对于工业产品,有时还需要提出振动、冲击方面的指标,军用品和宇航设备的要求往往更多,比如压力变化时的容差、受辐射时的容差,等等。输出必须考虑的其它参数是输出类型、相位噪声、抖动、电压特性、负载特性、功耗、封装形式,对于工业产品,有时还要考虑冲击和振动、以及电磁干扰 (EMI 。晶体振荡器可 HCMOS/TTL兼容、 ACMOS

晶振电路知识讲解之晶体参数详解

晶振电路知识讲解之晶体参数详解 1. 晶振与晶体的区别晶振是有源晶振的简称,又叫晶体则是无源晶振的简称,也叫(无源)一般是直插两个脚的无极性元件,需要借助(有源)一般是表贴四个脚的封装,内部有时钟电路,只需供电便可产生振荡信号。一般分7050、5032、3225、2520几种封装形式。 2. MEMS硅晶振与石英晶振区别MEMS硅晶振采用硅为原材料,采用先进的半导体工艺 3. 晶体谐振器的等效电路 4. 关键参数4.1 标称频率4.2 调整频差4.3 温度频差在整个温度范围内工作频率相对于基准温度时工作频率的允许偏离。常用ppm表示。4.4 老化率指在规定条件下,由于时间所引起的频率漂移。这一指标对精密晶体是必要的,但它“没有明确的试验条件,而是由制造商通过对所有产品有计划抽验进行连续监督的,某些晶体元件可能比规定的水平要差,这是允许的”(根据IEC的公告)。老化问题的最好解决方法只能靠制造商和用户之间的密切协商。4.5 谐振电阻(Rr)指晶体元件在谐振频率处的等效电阻,当不考虑C0的作用,也近似等于所谓晶体的动态电阻R1或称等效串联电阻(ESR)。这个参数控制着晶体元件的品质因数,还决定所应用电路中的晶体振荡电平,因而影响晶体的稳定性以致是否可以理想的起振。所以它是晶体元件的一个重要指标参数。一般的,对于一给定频率,选用的晶体盒越小,ESR的平均值可能就越高;绝大多数情况,在制造过程中并不能预计具体某个晶体元件的电阻值,而只能保证电阻将低于规范中所给的最大值。4.6 负载谐振电阻(RL)指晶体元件与规定外部电容相串联,在负载谐振频率FL时的电阻。对一给定晶体元体,其负载谐振电阻值取决于和该元件一起工作的负载电容值,串上负载电容后的谐振电阻,总是大于晶体元件本身的谐振电阻。4.7 负载电容(CL)与晶体元件一起决定负载谐振频率FL的有效外界电容。晶体元件规范中的CL是一个4.8 静态电容(C0)等效电路静态臂里的电容。它的大小主要取决于电极面积、晶片厚度和晶片加工工艺。4.9 动态电容(C1)等效电路中动态臂里的电容。它的大小主要取决于电极面积,另外还和晶片平行度、微调量的大小有关。4.10 动态电感(L1)等效电路中动态臂里的电感。动态电感与动态电容是一对相关量。4.11 谐振频率(Fr)指在规定条件下,晶体元件电气阻抗为电阻性的两个

晶体振荡器电路设计指南

AN2867 应用笔记 ST微控制器振荡器电路 设计指南 前言 大多数设计者都熟悉基于Pierce(皮尔斯)栅拓扑结构的振荡器,但很少有人真正了解它是如何工 作的,更遑论如何正确的设计。我们经常看到,在振荡器工作不正常之前,多数人是不愿付出 太多精力来关注振荡器的设计的,而此时产品通常已经量产;许多系统或项目因为它们的晶振 无法正常工作而被推迟部署或运行。情况不应该是如此。在设计阶段,以及产品量产前的阶 段,振荡器应该得到适当的关注。设计者应当避免一场恶梦般的情景:发往外地的产品被大批 量地送回来。 本应用指南介绍了Pierce振荡器的基本知识,并提供一些指导作法来帮助用户如何规划一个好的 振荡器设计,如何确定不同的外部器件的具体参数以及如何为振荡器设计一个良好的印刷电路 板。 在本应用指南的结尾处,有一个简易的晶振及外围器件选型指南,其中为STM32推荐了一些晶 振型号(针对HSE及LSE),可以帮助用户快速上手。

目录ST微控制器振荡器电路设计指南目录 1石英晶振的特性及模型3 2振荡器原理5 3Pierce振荡器6 4Pierce振荡器设计7 4.1反馈电阻R F7 4.2负载电容C L7 4.3振荡器的增益裕量8 4.4驱动级别DL外部电阻R Ext计算8 4.4.1驱动级别DL计算8 4.4.2另一个驱动级别测量方法9 4.4.3外部电阻R Ext计算 10 4.5启动时间10 4.6晶振的牵引度(Pullability) 10 5挑选晶振及外部器件的简易指南 11 6针对STM32?微控制器的一些推荐晶振 12 6.1HSE部分12 6.1.1推荐的8MHz晶振型号 12 6.1.2推荐的8MHz陶瓷振荡器型号 12 6.2LSE部分12 7关于PCB的提示 13 8结论14

晶振的主要参数与对电路的影响

Crystal First Failure FL RR DLD2 RLD2 SPDB C0 C0/C1 C1 L ppm Ohms Ohms Ohms dB pF fF mH High Limit 20.0 80.0 8.0 80.0 -2.0 7.0 Low Limit -20.0 1.0 1 PASS 3.45 50.57 2.24 54.39 -4.66 3.83 3,744.84 1.0 2 10.75 2 PASS -5.84 32.05 4.18 36.30 -6.96 3.86 4,113.29 0.94 11.70 3 Fail DLD2 High 0.44 73.86 27.81 108.17 -3.59 3.74 3,613.27 1.03 10.63 4 Fail SPDB High -8.97 33.67 2.06 37.55 -0.44 3.92 5,538.01 0.71 15.54 5 PASS -1.27 40.11 1.65 42.75 -7.8 6 3.89 3,955.09 0.98 11.17 6 PASS -6.74 30.12 4.38 34.23 -9.58 3.81 3,608.85 1.06 10.42 7 PASS -3.52 41.97 1.52 42.86 -6.95 3.85 4,670.19 0.82 13.35 8 PASS 1.13 38.34 2.07 40.46 -4.15 3.88 5,017.95 0.77 14.23 9 PASS -7.01 21.31 0.73 21.80 -9.89 3.83 3,018.17 1.27 8.67 10 Fail DLD2 High -3.62 24.75 52.36 78.55 -10.30 3.86 2,943.39 1.31 8.37 晶振的等效电器模型 C0,是指以水晶为介质,由两个电极形成的电容。也称为石英谐振器的并联电容,它相当于以石英片为介质、以两电极为极板的平板电容器的电容量和支架电容、引线电容的总和。几~几十pF。 R1等效石英片产生机械形变时材料的能耗;几百欧 C1反映其材料的刚性,10^(-3)~ 10^(-4)pF L1大体反映石英片的质量.mH~H

常用晶振型号一览表

1.8432MHz 18.432MHZ 25MHZ 4 MHZ 12 MHZ 16 MHZ 13 MHZ 21.47727 MHZ 33.8688 MHZ 3.6864 MHZ 10.245 MHZ 14.7456 MHZ 7.9296875 MHZ 24.576 MHZ 7.2 MHZ 22.1184 MHZ 21.504 MHZ 1.8432 MHZ 13.25 MHZ 24 MHZ 2 MHZ 9.8304 MHZ 20.945 MHZ 9.216 MHZ 14.31818 MHZ 76.8 MHZ 7.3728 MHZ 11.0592 MHZ 44.545 MHZ 40 MHZ 16.384 MHZ 27 MHZ 26 MHZ 48 MHZ 45 MHZ 90 MHZ 130 MHZ 112.32 MHZ 130 MHZ 45.1 MHZ 110.52 MHZ 21.4 MHZ 106.95 MHZ 128.45 MHZ 21.4 MHZ 38.85 MHZ 70 MHZ 45.1 MHZ 26.050 MHZ 8.192 MHZ 44 MHZ 15.36 MHZ 20 MHZ 125 MHZ 25 MHZ 50 MHZ 27 MHZ 65 MHZ 17.734475 MHZ 100 MHZ 32.768 KHZ 31.5 MHZ 29.5 MHZ 56 MHZ 12.288 MHZ 18.432 MHZ 33.333 MHZ 26.975 MHZ 27.145 MHZ 75 MHZ 153.6 MHZ 150 MHZ 455 KHZ 4.91 MHZ 6 MHZ 16.9344 MHZ 10 MHZ 3.64 MHZ 4.1952 MHZ 30 MHZ 8.38 MHZ 4.09 MHZ 16.8 MHZ 4.25 MHZ 9.83 MHZ 33.8688 MHZ 10.7 MHZ 10.8 MHZ 32 MHZ 5 MHZ 14 MHZ 17.28 MHZ 2.68 MHZ 3 MHZ 12.5 MHZ 3.2 MHZ 465 MHZ 446 MHZ 1960 MHZ 433.92 MHZ 225 MHZ 1842 MHZ.5 MHZ 942.5 MHZ 243.5 MHZ 85.38 MHZ 1489 MHZ 1441 MHZ 897.5 MHZ 280 MHZ 926.5 MHZ 903.5 MHZ 360 MHZ 881.5 MHZ 947.5 MHZ 340 KHZ 400 KHZ 26 MHZ 10.245 MHZ 1880 MHZ 1747.5 MHZ 1960 MHZ 1575.45 MHZ 1847 MHZ 842.5 MHZ 1842.5 MHZ 315 MHZ 310 MHZ 19.68 MHZ 13.56 MHZ

晶振的重要参数

晶振的重要参数 石英晶体振荡器是一种高精度和高稳定度的振荡器,被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中,以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。国际电工委员会(IEC)将石英晶体振荡器分为4类:普通晶体振荡(SPXO),电压控制式晶体振荡器(VCXO),温度补偿式晶体振荡(TCXO),恒温控制式晶体振荡(OCXO)。目前发展中的还有数字补偿式晶体损振荡(DCXO)微机补偿晶体振荡器(MCXO)等等。 石英晶体振荡器是利用石英晶体(二氧化硅的结晶体)的压电效应制成的一种谐振器件,它的基本构成大致是:从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片,它可以是正方形、矩形或圆形等),在它的两个对应面上涂敷银层作为电极,在每个电极上各焊一根引线接到管脚上,再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器,简称为石英晶体或晶体、晶振[1];而在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。其产品一般用金属外壳封装,也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。

⒈总频差:在规定的时间内,由于规定的工作和非工作参数全部组合而引起的晶体振荡 器频率与给定标称频率的最大频差。 说明:总频差包括频率温度稳定度、频率温度准确度、频率老化率、频率电源电压稳 定度和频率负载稳定度共同造成的最大频差。一般只在对短期频率稳定度关心,而对其他频 率稳定度指标不严格要求的场合采用。例如:精密制导雷达。 ⒉频率温度稳定度:在标称电源和负载下,工作在规定温度范围内的不带隐含基准温度 或带隐含基准温度的最大允许频偏。 fT=±(fmax-fmin)/(fmax+fmin) fTref =±MAX[|(fmax-fref)/fref|,|(fmin-fref)/fref|] fT:频率温度稳定度 (不带隐含基准温度) fTref:频率温度稳定度(带隐含基准温度) fmax :规定温度范围内测得的最高频率 fmin:规定温度范围内测得的最低频率 fref:规定基准温度测得的频率 说明:采用fTref指标的晶体振荡器其生产难度要高于采用fT指标的晶体振荡器,故

晶振电容的选择

晶振电容的选择 1:如何选择晶振 对于一个高可靠性的系统设计,晶体的选择非常重要,尤其设计带有睡眠唤醒(往往用低电压以求低功耗)的系统。这是因为低供电电压使提供给晶体的激励功率减少,造成晶体起振很慢或根本就不能起振。这一现象在上电复位时并不特别明显,原因是上电时电路有足够的扰动,很容易建立振荡。在睡眠唤醒时,电路的扰动要比上电时小得多,起振变得很不容易。在振荡回路中,晶体既不能过激励(容易振到高次谐波上)也不能欠激励(不容易起振)。晶体的选择至少必须考虑:谐振频点,负载电容,激励功率,温度特性,长期稳定性。一般来说某一种单片机或外围芯片都会给出一个或几个典型适用的晶振,常用的像51单片机用12M晶振,ATmega系列单片机可以用8M,16M,7.3728M等。这里有一个经验可以分享一下,如果所使用的单片机内置有PLL即锁相环,那么所使用的外部晶振都是低频率的,如32.768K的晶振等,因为可以通过PLL倍频而使单片机工作在一个很高的频率下。 2:如何选择电容起振电容 从原理上讲直接将晶振接到单片机上,单片机就可以工作。但这样构成的振荡电路中会产生偕波(也就是不希望存在的其他

频率的波),这个波对电路的影响不大,但会降低电路的时钟振荡器的稳定性.为了电路的稳定性起见,建议在晶振的两引脚处接入两个瓷片电容接地来削减偕波对电路的稳定性的影响,所以晶振必须配有起振电容,但电容的具体大小没有什么普遍意义上的计算公式,不同芯片的要求不同。 (1):因为每一种晶振都有各自的特性,所以最好按制造厂商所提供的数值选择外部元器件。 (2):在许可范围内,C1,C2值越低越好。C值偏大虽有利于振荡器的稳定,但将会增加起振时间,比较常用的为15p-30p 之间。

F系列OCXO恒温晶振选型手册

技术指标项目 Parameter 规格 Specification 测试条件 标称频率 Nominal Frequency (MHz)10.0—100.0----频率准确度 Frq accuracy at the time of shipment (ppm)±0.1—±1.0全测 温度范围工作温度 Operating Temperature Range (℃)-40~+85全测 Temperature Range 储存温度 Storage Temperature Range (℃)-55~+105---- 输入 Input Power 供电电压 Supply Voltage (Vdc)+3.3—+12 ±5%---- 功率 (W) Power 初始状态 At switch on (W) 3.5 (max.)全测稳定状态 At steady state@25oC 1.5 (max.) 全测 频率调整 Frequency Turning 调整范围 Frequency Turning Range (ppm)±0.5—±5.0全测 控制电压 Control Voltage Range (V)0.0 —9.0全测参考电压 Reference Voltage (V) 2.8—9.0全测 线性度 Linearity 10%抽测 输出 Output Signal 波形 Waveform Sine HCMOS 全测 幅度 Level 5dBm—10dBm H Level ≥0.9Vdc 全测 L Level ≤0.1Vdc 负载 Load 50Ω15pF--50pF ---- 上升/下降时间 Rise / Fall time (ns)≤6抽测 占空比 Duty cycle 50%±5﹪—±10%全测 频率稳定度Frequency Stability 温度特性 Vs.Operating Temperature (ppb)±10—±280全测 电压特性 Vs.Supply Voltage Variation(ppb)±10—±200抽测 负载特性 Vs.Load (ppb)±10—±200抽测 短稳 Short term stability @1s (ppb/1s)0.001—0.1抽测 谐波 Harmonics (dBc)≤-20抽测 杂波 Spurious (dBc)≤-70抽测 开机特性 Vs warm up time 开机时间 warm up time@25(min)5—30 min.抽测 参考频率 Reference frequency final freq.(2hour)频率偏差 offset (ppb)±10—±200 相位噪声 Phase noise 1Hz dBc/Hz 抽测 10Hz dBc/Hz 100Hz dBc/Hz -110 1kHz dBc/Hz -13510kHz dBc/Hz -145 100kHz dBc/Hz -145 1MHz dBc/Hz 老化Aging 出厂日老化(ppb/day)±0.3—±3.0全测 首年老化first year (ppm)±0.5—±3.0抽测 10年老化 (ppm)---- 外形尺寸 (mm)20.4﹡12.7﹡12.7 mm 3 下载:F系列产品规格表系列恒温晶振 深圳捷比信--高品质精密元件供应商www.jepsun.com

晶振关键参数

晶振关键参数 1、工作频率 晶振的频率范围一般在1到70MHz之间。但也有诸如通用的32.768kHz钟表晶体那样的特殊低频晶体。晶体的物理厚度限制其频率上限。归功于类似反向台面(inverted Mesa)等制造技术的发展,晶体的频率上限已从前些年的30MHz提升到200MHz。工作频率一般按工作温度25°C时给出。 可利用泛频晶体实现200MHz以上输出频率的更高频率晶振。另外,带内置PLL 频率倍增器的晶振可提供1GHz以上的频率。当需要UHF和微波频率时,声表波(SAW)振荡器是种选择。2、频率精度:1PPM=1/1,000,000 频率精度也称频率容限,该指标度量晶振实际频率于应用要求频率值间的接近程度。其常用的表度方法是于特定频率相比的偏移百分比或百万分之几(ppm)。例如,对一款精度±100ppm的10MHz晶振来说,其实际频率在10MHz±1000Hz之间。 (100/1,000,000)×10,000,000=1000Hz 它与下式意义相同:1000/10,000,000=0.0001=10-4或0.01%。典型的频率精度范围在1到1000ppm,以最初的25°C 给出。精度很高的晶振以十亿分之几(ppb)给出。 3、频率稳定性 该指标量度在一个特定温度范围(如:0°C到70°C 以及-40°C到85°C)内,实际频率与标称频率的背离程度。稳定性也以ppm给出,根据晶振种类的不同,该指标从10到1000ppm 变化很大(图2)。 4、老化 老化指的是频率随时间长期流逝而产生的变化,一般以周、月或年计算。它于温度、电压及其它条件无关。在晶振上电使用的最初几周内,将发生主要的频率改变。该值可在5到10ppm 间。在最初这段时间后,老化引起的频率变化速率将趋缓至几ppm。 5、输出 有提供不同种类输出信号的晶振。输出大多是脉冲或逻辑电平,但也有正弦波和嵌位正弦波输出。一些常见的数字输出包括:TTL、HCMOS、ECL、PECL、CML 和LVDS。 许多数字输出的占空比是40%/60%,但有些型号可实现45%/55%的输出占空比。一些型号还提供三态输出。一般还以扇出数或容抗值(pF)的方式给出了最大负载。 6、工作电压 许多晶振工作在5V直流。但新产品可工作在1.8、2.5和3.3V。 7、启动时间 该规范度量的是系统上电后到输出稳定时所需的时间。在一些器件内,有一个控制晶振输出开/闭的使能脚。 8、相噪 在频率很高或应用要求超稳频率时,相噪是个关键指标。它表度的是输出频率短时的随机漂移。它也被称为抖动,它产生某类相位或频率调制。该指标在频率范围内用频谱分析仪测量,一般用dBc/Hz表示相噪。 晶振输出的不带相噪的正弦波被称为载波,在频谱分析仪上显现为一条工作频率上的垂直线。相噪在载波之上和之下产生边带。相噪幅度表示为边带功率幅值(Ps)与载波功率幅值(Pc)之比,以分贝表示: 相噪(dBc)=10log(Ps/Pc)

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