晶振地主要全参数及其对电路地影响
mems晶振 电源脚对地短路
mems晶振电源脚对地短路以mems晶振电源脚对地短路为话题，探讨其原因及应对措施。
一、引言MEMS晶体振荡器（Micro Electro Mechanical Systems Oscillator），简称MEMS晶振，是一种小型化、高性能的振荡器。
它在电子产品中具有广泛应用，如手机、平板电脑、无线通信设备等。
然而，有时我们会遇到MEMS晶振电源脚对地短路的情况，本文将从原因和解决方法两个方面进行探讨。
二、原因分析1. 设计问题在电路设计中，可能存在设计缺陷或错误，导致MEMS晶振的电源脚与地之间短路。
例如，电路板上的线路走线错误、元件安装不当等，均可能引起短路问题。
2. 元件损坏MEMS晶振本身也可能存在损坏或故障，导致电源脚对地短路。
例如，晶振的引脚接触不良、封装破损等，都可能造成电路异常。
三、应对措施1. 检查电路设计在遇到MEMS晶振电源脚对地短路问题时，首先应检查电路设计是否存在问题。
可以通过查看电路原理图、走线图等方式，寻找潜在的设计缺陷。
如发现问题，应及时修正并重新设计电路。
2. 检查线路连接如果电路设计无明显问题，那么需要检查MEMS晶振电源脚与地之间的线路连接情况。
可以使用万用表等工具进行测量，检查线路是否正常接通。
若发现连线错误或接触不良，应重新连接或更换线路。
3. 检查晶振引脚如果线路连接正常，那么需要检查MEMS晶振本身的引脚情况。
可以使用显微镜等工具仔细观察晶振引脚的情况，确保引脚没有损坏或变形。
如果发现引脚存在问题，应及时更换晶振。
4. 使用保护电路为了避免MEMS晶振电源脚对地短路的发生，可以在设计电路时加入保护电路。
保护电路可以起到限制电流、防止过压等作用，提高晶振的稳定性和可靠性。
5. 防止静电干扰静电干扰是导致MEMS晶振电源脚对地短路的常见原因之一。
因此，在操作MEMS晶振时应注意防止静电干扰。
可以通过穿戴防静电手套、使用防静电垫等方式，减少静电对晶振的影响。
晶振与晶体的参数详解
晶振与晶体的参数详解晶振和晶体是电子器件中常见的元器件，被广泛应用于各种电子设备中。
下面将详细解释晶振和晶体的参数及其作用。
首先，我们来解释一些晶振的参数：1.频率：晶振频率是指晶振器产生的振荡信号的频率。
晶振的频率通常通过外部电路进行调节，可以根据需要选择不同的频率值。
2.稳定度：晶振的稳定度是指晶振器在一段时间内产生的频率变化范围。
晶振的稳定度越高，产生的频率变化越小，可以提供更稳定、可靠的时钟信号。
3.温度系数：晶振的温度系数是指晶振器频率随温度变化的比例。
温度系数越小，晶振器的频率随温度变化的影响越小。
4.驱动能力：晶振的驱动能力是指晶振器输出信号的电流或电压幅度。
不同的应用场景需要不同幅度的驱动能力。
5.电源电压：晶振器需要一定的电源电压才能正常工作，通常以工作电压范围表示。
接下来，我们来解释一些晶体的参数：1.晶体结构：晶体的结构是指晶体的原子排列方式。
晶体结构可以分为立方晶体、六方晶体、斜方晶体等。
2.晶体尺寸：晶体尺寸是指晶体的长度、宽度和厚度。
晶体的尺寸可以影响晶体的振荡频率和稳定度。
3.谐振频率：晶体的谐振频率是指晶体在特定尺寸和结构下能够实现最佳振荡的频率。
4.谐振模式：晶体的谐振模式是指晶体在振荡时所产生的振动模式，可以分为纵向谐振模式、横向谐振模式等。
5.振荡电路：晶体需要通过外部的振荡电路来产生振荡信号。
振荡电路的设计和参数设置可以影响晶体的性能和稳定度。
晶振和晶体在电子设备中具有重要的作用，主要用于提供稳定的时钟信号和振荡信号。
晶振器通过晶体的振荡产生稳定的信号，可以被用作时钟信号源，用于同步控制电路的工作。
晶振器通常被广泛应用于各种电子设备中，例如计算机、通信设备、汽车电子等。
总结起来，晶振和晶体在电子器件中扮演重要角色，他们的参数和性能直接影响着整个电子设备的稳定性和可靠性。
只有合理选择和使用晶振和晶体，才能确保电子设备的正常工作和性能表现。
晶振的原理及作用
晶振的原理及作用晶体振荡器（晶振）是一种产生稳定频率的电子元件，广泛应用于无线通信、计算机、电子钟等电子设备中。
它的作用是提供一个稳定的时钟信号，让电子设备能够按照指定的频率运行。
晶振的主要原理是晶体的压电效应和共振现象。
晶体是一种具有压电效应的物质，即在外界施加压力时，晶体呈现出电势差的变化。
当一个电压被施加到晶体上，晶体由于压电效应而发生微小的尺寸变化，使晶体的原子结构发生微小的扭曲。
这个扭曲会导致晶体内部产生反馈电势，使电荷在晶体中移动，形成电荷的周期性移动。
当振动频率达到晶体的共振频率时，电荷的周期性移动达到最大值，称为共振现象。
晶振通常由晶体谐振器和放大器组成。
晶体谐振器是由晶体和电容器组成的振荡回路，晶体由于压电效应而发生振动，并将能量转化为电能。
放大器作用是将振荡信号放大，并驱动其他电路或设备。
晶振的频率稳定性是晶振器的一个重要指标。
频率稳定性指的是晶振器输出频率在长时间内的波动程度。
一般来说，晶体振荡器的频率稳定性高，可以达到几十亿分之一，甚至更高。
这一特性使得晶振广泛应用于需要高精度时钟信号的设备中。
晶振的工作原理和作用有以下几个方面的重要影响：1. 提供稳定的时钟信号：晶振可以提供稳定的时钟信号，用于同步各个电子元件的工作，确保电子设备正常运行。
例如，在计算机中，CPU需要一个稳定的时钟信号来控制数据的运行和处理。
晶振提供的稳定频率信号可以确保CPU和其他设备能够准确无误地进行数据处理。
2. 影响数据传输速率：晶振的频率决定了数据传输的速率。
在通信设备中，例如无线电设备或调制解调器，晶振提供了稳定的基准频率，用于控制数据的传输速率。
不同的频率可以实现不同的传输速率，而晶振能够提供稳定的频率信号，确保数据能够准确无误地传输。
3. 影响设备的精度和稳定性：晶振的高频率稳定性决定了设备的精度和稳定性。
例如，在高精度的仪器设备中，晶振提供了精确的计时信号，使设备的测量结果更加准确可靠。
晶振的主要全参数及其对电路的影响
Crystal First Failure FL RR DLD2 RLD2 SPDB C0 C0/C1 C1 L ppm Ohms Ohms Ohms dB pF fF mHHigh Limit 20.0 80.0 8.0 80.0 -2.0 7.0Low Limit -20.0 1.01 PASS 3.45 50.57 2.24 54.39 -4.66 3.83 3,744.84 1.02 10.752 PASS -5.84 32.05 4.18 36.30 -6.96 3.86 4,113.29 0.94 11.703 Fail DLD2High0.44 73.86 27.81 108.17 -3.59 3.74 3,613.27 1.03 10.634 Fail SPDBHigh-8.97 33.67 2.06 37.55 -0.44 3.92 5,538.01 0.71 15.545 PASS -1.27 40.11 1.65 42.75 -7.86 3.89 3,955.09 0.98 11.176 PASS -6.74 30.12 4.38 34.23 -9.58 3.81 3,608.85 1.06 10.427 PASS -3.52 41.97 1.52 42.86 -6.95 3.85 4,670.19 0.82 13.358 PASS 1.13 38.34 2.07 40.46 -4.15 3.88 5,017.95 0.77 14.239 PASS -7.01 21.31 0.73 21.80 -9.89 3.83 3,018.17 1.27 8.6710 Fail DLD2High-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。
时钟晶振电路工作原理
时钟晶振电路工作原理时钟晶振电路是一种用于提供高精度时钟信号的电路，广泛应用于现代电子技术中。
它的工作原理基于晶体振荡现象，通过晶体中的共振使得频率稳定的信号被产生。
本文将对时钟晶振电路的工作原理进行详细介绍。
一、时钟晶振电路基本结构时钟晶振电路由晶体振荡器、振荡放大器以及电路稳定器等部分组成，其基本结构如图1所示。
图1 时钟晶振电路基本结构（引用自电子元器件技术）晶体振荡器是时钟晶振电路的核心部分，它由一个晶体和激励电路组成。
激励电路产生的电信号通过晶体，使得晶体在某一频率下产生共振，从而使时钟信号被产生。
振荡放大器负责放大晶体振荡器产生的信号，使之达到驱动所需要的电平。
电路稳定器用来稳定整个电路的工作电压，以确保电路的稳定性和可靠性。
二、晶体振荡器工作原理晶体振荡器是时钟晶振电路中最核心的部分，其主要工作原理是利用电石晶体的固有机械振动特性，实现稳定的高精度振荡。
二.1电石晶体电石晶体是一种能够产生固有机械振动现象的晶体，其主要成分是二氧化硅（SiO2）。
通过对电石晶体进行加工和结构设计，可以使得其在某一个频率下具有稳定的固有振动，从而实现时钟晶振电路的振荡器部分。
二.2谐振回路谐振回路是晶体振荡器的一个重要组成部分，其主要作用是把激励电路产生的信号输入到晶体中，通过共振使得晶体开始振荡。
谐振回路常用的两种结构如图2所示。
图2 谐振回路结构（引用自电子元器件技术）图2（a）为串联谐振回路，其特点是将晶体和电容串联在一起，形成一个共振回路。
当电路被激励后，晶体处于共振状态，从而实现了振荡的效果。
图2（b）为并联谐振回路，其特点是把晶体和电容并联起来，形成一个并联谐振回路。
并联谐振回路中的谐振频率是由电容和晶体的等效电容以及串联电阻决定的。
二.3电路激励晶体振荡器的最后一个组成部分就是激励电路，其主要作用是向谐振回路中输入激励信号，产生晶体的共振。
激励电路的信号产生方式有很多种，其中最常见的方式是利用谐振回路中的信号放大器，对输入信号进行放大得到有效率的振荡信号。
晶振主要参数
晶振主要参数介绍晶振是一种被广泛应用于电子设备中的关键元件，它能够产生一定频率的交变电场，用于驱动数字系统的时钟信号。
晶振的主要参数是指影响晶振性能和稳定性的关键指标，包括频率稳定性、频率漂移、负载能力等。
本文将详细介绍晶振的主要参数，以及这些参数对晶振性能的影响。
频率稳定性频率稳定性是晶振的一个重要参数，它指的是晶振输出频率的稳定程度。
频率稳定性可以通过频率偏差来描述，即晶振输出频率与额定频率之间的差异。
频率稳定性的单位通常为ppm（百万分之一）。
晶振的频率稳定性取决于晶振内部的谐振器结构和工艺技术。
一般来说，晶振的频率稳定性越高，其输出的时钟信号越准确可靠。
频率漂移频率漂移是指晶振输出频率随环境温度变化而发生的变化。
由于晶体的物理特性受温度的影响，晶振的频率也会随温度的变化而发生漂移。
频率漂移通常用ppm/℃（百万分之一/摄氏度）来表示，它可以通过温度系数来计算，即单位温度变化下频率发生的变化。
频率漂移对于某些应用场合来说非常重要，特别是对于需要高精度时钟信号的系统。
原因频率漂移的主要原因是晶体振荡器内部晶体的温度特性。
晶体振荡器中的振荡回路包含晶体谐振器，而晶体谐振器的频率与其温度特性密切相关。
晶体振荡器在工作过程中会产生一定的热量，这将会影响晶体振荡器的温度，从而导致频率漂移。
不同品牌和型号的晶振在频率漂移方面表现也有所不同，所以在选择晶振时需要考虑其频率漂移特性。
解决方法为了解决频率漂移问题，可以采取以下方法：1.选择温度补偿晶振：温度补偿晶振是一种内部集成了温度补偿电路的晶振，它能够根据温度变化自动调整其输出频率，从而达到抵消频率漂移的效果。
2.冷却措施：对于一些特殊应用场合，可以采取冷却措施来降低晶振的工作温度，从而减小频率漂移。
负载能力负载能力是晶振的另一个重要参数，它指的是晶振能够驱动的最大负载电容。
晶振内部的谐振器结构会产生振荡信号，这个信号需要通过负载电容来加载，负载能力可以用来描述晶振输出信号的负载能力。
晶振工作原理及参数详解
晶振电路周期性输出信号的标称频率（Normal Frequency），就是晶体元件规格书中所指定的频率，也是工程师在电路设计和元件选购时首要关注的参数。
晶振常用标称频率在1～200MHz之间，比如32768Hz、8MHz、12MHz、24MHz、125MHz等，更高的输出频率也常用PLL（锁相环）将低频进行倍频至1GHz以上。
输出信号的频率不可避免会有一定的偏差，我们用频率误差（Frequency Tolerance）或频率稳定度（Frequency Stability）来表示，单位是ppm，即百万分之一（parts per million）（1/106），是相对标称频率的变化量，此值越小表示精度越高。
比如，12MHz晶振偏差为±20ppm，表示它的频率偏差为12×±20Hz=±240Hz，即频率范围是（11999760～12000240Hz）。
另外，还有一个温度频差（Frequency Stability vs Temp），表示在特定温度范围内，工作频率相对于基准温度时工作频率的允许偏离，它的单位也是ppm。
我们经常还看到其它的一些参数，比如负载电容、谐振电阻、静电容等参数，这些与晶体的物理特性有关。
石英晶体有一种特性，如果在晶片某轴向上施加压力时，相应施力的方向会产生一定的电位。
相反的，在晶体的某轴向施加电场时，会使晶体产生机械变形；如果在石英晶片上加上交变电压，晶体就会产生机械振动，机械形变振动又会产生交变电场，尽管这种交变电场的电压极其微弱，但其振动频率是十分稳定的。
当外加交变电压的频率与晶片的固有频率（与切割后的晶片尺寸有关，晶体愈薄，切割难度越大，谐振频率越高）相等时，机械振动的幅度将急剧增加，这种现象称为“压电谐振”。
将石英晶片按一定的形状进行切割后，再用两个电极板夹住就形成了无源晶振，其符号图如下所示：下图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。
晶振主要参数
晶振主要参数
晶振是一种电子元件，它是一种能够产生稳定的高频振荡信号的元件。
晶振主要参数包括频率、精度、稳定性、温度系数、负载能力等。
频率是晶振最基本的参数，它决定了晶振的工作频率。
晶振的频率通常以MHz为单位，常见的频率有4MHz、8MHz、12MHz等。
频率越高，晶振的工作速度就越快，但是也会带来更高的功耗和噪声。
精度是指晶振输出频率与标称频率之间的偏差。
精度越高，晶振输出的频率就越接近标称频率，误差就越小。
常见的精度有±10ppm、±20ppm等。
ppm是百万分之一的意思，即误差占标称频率的百万分之一。
稳定性是指晶振输出频率在长时间内的稳定性。
稳定性越好，晶振输出的频率就越稳定，不会因为环境温度、电压等因素的变化而产生明显的波动。
常见的稳定性有±50ppm、±100ppm等。
温度系数是指晶振输出频率随温度变化的程度。
温度系数越小，晶振输出的频率就越不受温度影响，稳定性也就越好。
常见的温度系数有±10ppm/℃、±20ppm/℃等。
负载能力是指晶振输出信号能够驱动的负载电容大小。
负载能力越大，晶振输出的信号就能够驱动更大的负载电容，适用范围也就更
广。
常见的负载能力有10pF、15pF等。
晶振主要参数是决定晶振性能的关键因素，不同的应用场景需要选择不同的晶振参数，以满足不同的需求。
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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
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3,955.0
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-3.62 24.75 52.36 78.55
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3.8
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2,943.3
9
1.3
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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
晶振各种参数
晶振的一些参数并不是固定的大部分是会随温度、频率、负载电容、激励功率变化的
RR 谐振电阻越小越好影响：过大造成不易起振、电路不稳定
阻抗 RR 越小越容易起振，反之若 ESR 值較高則較不易起振。
所以好的 Crystal 設計應在 ESR 與 Co 值間取得平衡。
C1 动态电容
L1 动态电感
C0静电容影响：不能太高，否則易产生较大的副波，影响频率稳定性
LRC影响： LRC电路的Q值等于 (L/C)^0.5 /R 因为而L较大，C与R很小，石英晶振的Q值可达几万到几百万。
Q值越大位于晶振的感性区间，电抗曲线陡峭，稳频性能极好。
FL 特定负载电容以及激励功率下频偏越小越好
DLD2 不同驱动功率下：阻抗最大-阻抗最小越小越好影响：导致时振时不振，造成睡眠晶体制造污染不良DLD2（Drive Level Dependency 2）：在不同的功率驅動 Crystal 時，所得之最大阻抗與最小阻抗之差。
DLD2越小越好，當 Crystal 製程受污染時，則DLD2值會偏高，導致時振與時不振現象，即（”Crystal Sleeping”）。
好的 Crystal 不因驅動功率變化，而產生較高的阻抗差異，造成品質異常。
目前，許多水晶製造礙於製程管理控制及良率不佳，並不主動提供此重要指標參數給客戶。
备注：测出来很好不代表此参数很好，因为是取点法测试的。
RLD2 不同驱动功率下：阻抗最大与DLD关系紧密
在指定的变化功率围所量测到的最大阻抗 Drive Level Dependency (maximum resistance – RR).
FDLD2 不同驱动功率下：F最大-F最小越小越好制造污染不良影响：导致时振时不振，造成睡眠晶体在不同的功率驅動 Crystal 時，所得之最大頻率與最小頻率之差，稱為 FLD2。
FLD2 越小越好。
當 Crystal 製程受污染，則 FLD2 值會偏高，導致時振與時不振現像，即「Crystal Sleeping」。
好的 Crystal 不因驅動功率變化，而產生較高的頻率差異，造成品質異常。
目前，許多水晶製造礙於製程管理控制及良率不佳，並不主動提供此重要指標參數給客戶。
SPDB寄生信号强度与主信号强度比值影响：如果太大了就有可能造成直接启机频偏，并且修改负载电容不能改善。
或者烤机之后温度变化之后频偏，冷却或者重启又正常了。
绝对值越大越好制造污染不良
这个参数名字可以理解为 SP DB 其具体含义如下听我细细道来
SPDB（Difference in dB between Amplitude of FR and Highest Spur）：Spurious 以 dB 為單位時，SPDB 的絕對值越大越好。
-3dB 為最低的要求，以避免振盪出不想要的副波（Spur）頻率，造成系統頻率不正確。
“下图显示了石英谐振器的模态谱，包括基模，三阶泛音，5 阶泛音和一些乱真信号响应，即寄生模。
在振荡器应用上，振荡器总是选择最强的模式工作。
一些干扰模式有急剧升降的频率—温度特性。
有时候，当温度发生改变，在一定温度下，寄生模的频率与振荡频率一致，这导致了“活动性下降”。
在活动性下降时，寄生模的激励引起谐振器的额外能量的消耗，导致Q 值的减小，等效串联电阻增大及振荡器频率的改变。
当阻抗增加到相当大的时候，振荡器就会停止，即振荡器失效。
当温度改变远离活动性下降的温度时，振荡器又会重新工作。
寄生模能有适当的设计和封装方法控制。
不断修正电极与晶片的尺寸关系（即应用能陷原则），并保持晶片主平面平行，这样就能把寄生模最小化”
上面这段话看了是不是有点晕，说实话我也有点晕。
但是从上面我们可以总结出如下几个结论：
1.泛音晶振石英谐振器的模态谱，包括基模，三阶泛音，5 阶泛音和一些乱真信号响应，即寄生模。
寄生模的存在。
2.在振荡器应用上，振荡器总是选择最强的模式工作。
一些干扰模式有急剧升降的频率—温度特性。
寄生模会随温度频率变化，并且影响振荡。
3.寄生模的缺陷是由于晶振的制造工艺造成。
下来就很明确了，SPDB是一个衡量主频强度与寄生模强度差值的量（主频幅度/寄生频率取对数吧）。
这个值越小越好，代表寄生模越小。
TS 负载电容变化对频率的影响率影响频偏对负载电容变化敏感造成电路不稳定越小越好
TS（Trim Sensitivity of Load Measurement）：負載電容變化時，對晶體頻率變化量的影響，單位為 ppm / pF。
影响：此值過大時，很容易在不同的負載電容作用下，產生極大的頻率飄移。
温度频差制造工艺不合格会使曲线严重偏离超出图二阴影部分影响：频率随温度变化
不同切割角度对曲线的影响石英晶体结构
实例问题：进入杂质或者有银屑、镀银偏了、镀银部裂痕微调银镀偏
灰尘、银屑、晶片缺角。