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石英晶體諧振器術(shù)語(yǔ)
石英晶體俗稱水晶,成分SiO2,它不僅是較好的光學(xué)材料,而且是重要的壓電材料。晶體的主要特征是其原子或分子有規(guī)律排列,反映在宏觀上是外形的對(duì)稱性。人造水晶在高溫高壓下結(jié)晶而成。在電場(chǎng)的作用下,晶體內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力而形變,從而產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng),獲得特定的頻率。我們利用它的這種逆壓電效應(yīng)特性來(lái)制造石英晶體諧振器。
術(shù)語(yǔ) 定義
AT切割 用特殊的切割角度加工晶體的一種切割方法,用這種切割方法加工的晶體有良好的溫度特性,是制造石英晶體元件常用的方法。
老化率 石英晶體產(chǎn)品頻率相對(duì)于時(shí)間的穩(wěn)定性,一般情況下它的變化是幾個(gè)ppm/年
等效電阻RI 等效電阻(ESR)通常表明石英諧振器在連續(xù)振蕩中阻抗性能的好壞
調(diào)整頻差 各種頻率可接收的變化范圍(一般情況下用ppm表示)
溫度頻差 石英晶體元件頻率隨溫度變化而變化的特性。不同的切割方法和不同的切割角度都有不同的特性曲線。
晶體諧振器的軟焊/清洗/裝載
關(guān)于晶體諧振器產(chǎn)品的軟焊溫度條件被設(shè)計(jì)成可以和普通電子零部件同時(shí)作業(yè),但如果是超過(guò)規(guī)格以上的高溫,則頻率有可能發(fā)生較大的變化,因此請(qǐng)避免不必要的高溫度。
1.關(guān)于一般清洗液的使用以及超聲波清洗沒(méi)有問(wèn)題,但這僅僅是對(duì)單個(gè)晶體產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)所得的結(jié)果,因此請(qǐng)根據(jù)實(shí)際使用狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)。
2.由于音叉型晶體諧振器的頻率范圍和超聲波清洗機(jī)的清洗頻率很近,容易受到共振破壞,因此請(qǐng)盡可能避免超聲波清洗。若要進(jìn)行超聲波清洗,必須事先根據(jù)實(shí)際使用狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)。
3.<SMD產(chǎn)品>
SMD晶體產(chǎn)品支持自動(dòng)貼裝,但還是請(qǐng)預(yù)先基于所使用的搭載機(jī)實(shí)施搭載測(cè)試,確認(rèn)其對(duì)特性沒(méi)有影響。在切斷工序等會(huì)導(dǎo)致基板發(fā)生翹曲的工序中,請(qǐng)注意避免翹曲影響到產(chǎn)品的特性以及軟焊。基于超聲波焊接的貼裝以及加工會(huì)使得晶體產(chǎn)品(諧振器、振蕩器、濾波器)內(nèi)部傳播過(guò)大的振動(dòng),有可能導(dǎo)致特性老化以及引起不振蕩,因此不推薦使用。
4.<引線類型產(chǎn)品>
當(dāng)引線彎折、成型以及貼裝到印制電路板時(shí),請(qǐng)注意避免對(duì)基座玻璃部分施加壓力。否則有可能導(dǎo)致玻璃出現(xiàn)裂痕,從而引起性能劣化。
晶體諧振器優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):信號(hào)電平是可變的,也就是說(shuō)是根據(jù)起振電路來(lái)決定的,同樣的晶體可以適用于多種電壓,可用于多種不同時(shí)鐘信號(hào)電壓要求的片子,而且價(jià)格通常也較低。晶體諧振器的精度為1PPM(百萬(wàn)分之一)至100PPM。
缺點(diǎn):晶體諧振器是有2個(gè)引腳的無(wú)極性元件,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)。晶體諧振器相對(duì)于晶體振蕩器而言其缺陷是信號(hào)質(zhì)量較差,通常需要準(zhǔn)確匹配外圍電路(用于信號(hào)匹配的電容、電感、電阻等),更換不同頻率的晶體時(shí)周邊配置電路需要做相應(yīng)的調(diào)整。
晶體的壓電效應(yīng)
石英晶體的壓電效應(yīng):若在石英晶體的兩個(gè)電極上加一電場(chǎng),晶片就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形。反之,若在晶片的兩側(cè)施加機(jī)械壓力,則在晶片相應(yīng)的方向上將產(chǎn)生電場(chǎng),這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。注意,這種效應(yīng)是可逆的。如果在晶片的兩極上加交變電壓,晶片就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng),同時(shí)晶片的機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)。在一般情況下,晶片機(jī)械振動(dòng)的振幅和交變電場(chǎng)的振幅非常微小,但當(dāng)外加交變電壓的頻率為某一特定值時(shí),振幅明顯加大,比其他頻率下的振幅大得多,這種現(xiàn)象稱為壓電諧振,它與LC回路的諧振現(xiàn)象十分相似。它的諧振頻率與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸等有關(guān)。