晶振知识锦集2

作者: 扬兴晶振 日期:2021-09-23 浏览量:
归纳总结为10大步骤:1、定向。2、镀膜。3、点胶。4、微调。5、外观印字。6、 测试。7、老化。8、封焊。9、包装。10、入库。(相关阅读可以查看YXC扬兴官网《石英晶振生产流程》)

10大步骤释义


相关术语


1、标称频率

晶振是一种频率元器件,每一款晶振都有自己的频率。频率通常会标识在产品外壳上,进口晶振品牌则会有品牌的logo标识又或字母代替。

2、温度频差

在规定条件下,在工作温度范围内相对于基准温度(25±2℃)时工作频率的允许偏差。

3、工作频率
晶体与工作电路共同产生的频率。

4、调整频差
在规定条件下,基准温度(25±2℃)时工作频率相对于标称频率所允许的偏差。

5、负载谐振频率(fL)

在规定条件下,晶体与一负载电容相串联或相并联,其组合阻抗呈现为电阻性时的两个频率中的一个频率.在串联负载电容时,负载谐振频率是两个频率中较低的一个,在并联负载电容时,则是两个频率中较高的一个。

6、动态电阻
串联谐振频率下的等效电阻。用R1表示。

7、负载谐振电阻
在负载谐振频率时呈现的等效电阻。用RL表示.RL=R1(1+C0/CL)2

8、激励电平

晶体工作时所消耗功率的表征值。激励电平可选值有:2mW、1mW、0.5mW 、0.2mW、0.1mW、50μW、20μW、10μW、1μW、0.1μW等。

9、基频
在振动模式最低阶次的振动频率。

10、老化率
在规定条件下,晶体工作频率随时间而允许的相对变化。以年为时间单位衡量时称为年老化率。 

11、静电容
等效电路中与串联臂并接的电容,也叫并电容,通常用C0表示。

12、负载电容

与晶体一起决定负载谐振频率fL的有效外界电容,通常用CL表示。负载电容系列是:8PF、12PF、15PF、20PF、30PF、50PF、100P。只要可能就应选推荐值:10PF、20PF、30PF、50PF、100PF。32.768K晶振常用的负载电容为12.5PF,6PF,9PF等。

13、泛音:晶体振动的机械谐波

泛音频率与基频频率之比接近整数倍但不是整数倍,这是它与电气谐波的主要区别。泛音振动有3次泛音,5次泛音,7次泛音,9次泛音等。


选型五要素


1、输出频率

任何振荡器最基本的属性都是它生成的频率。根据定义,振荡器是接受输入电压(通常为直流电压)并在某一频率下产生重复交流输出的器件。所需的频率由系统类型和如何使用该振荡器所决定。

一些应用需要kHz范围内的低频晶体。一个常见的例子是32.768 kHz手(钟)表晶体。 但是大多数当前的应用需要更高频率的晶体,范围从小于10MHz到大于100MHz。

2、频率稳定性和温度范围

所需的频率稳定性由系统要求确定。振荡器的稳定性可简单地表述为:由于某些原因引起的频率变化除以中心频率。(即:稳定性=频率变化÷中心频率)

3、输入电压和功率

任何类型的晶振通常都可以被设计为利用系统中已有的DC输入电源电压来操作。 在数字系统中,通常希望使用与振荡器将驱动的系统中的逻辑器件所使用的电压相匹配的电压来驱动晶振,以便逻辑电平是直接兼容的。+3.3V或+5V是这些数字单元的典型输入。具有较高功率输出的其它器件可以使用较高电压,例如+12V或+15V。另一个考虑因素是为器件供电所需的电流量。XO或TCXO可能只需要几mA,因此在低电压系统中,其功耗可以小于0.01W。另一方面,在上电时,一些OCXO可以需要5W或6W。

4、输出波形

然后要选择输出波形以匹配振荡器将在系统中驱动的负载。最常见的输出之一是CMOS——以驱动逻辑电平输入。CMOS输出将是在地电位和系统的Vdd轨之间摆动的方波。对于高于约100MHz的较高频率,通常使用差分方波。这些振荡器具有两个180°异相的输出、具有快速上升和下降时间以及非常小的抖动。最通用的类型是LVPECL和LVDS。如果振荡器用于驱动RF组件、如混频器或其它具有50Ω输入阻抗的器件,则通常会指定某个功率级别的正弦波输出。产生的输出功率通常在0dBm到+13dBm(1mW到20mW)之间,尽管如果需要可以输出更高功率。

5、封装尺寸和外形

基于振荡器类型和规格,对晶振封装的要求将大相径庭。简单的时钟振荡器和一些TCXO可以装在小到1.2×2.5mm2的封装中;而一些OCXO可以大到50×50mm2,对某些特定设计,甚至可更大。虽然一些通孔封装如双列直插式4或14引脚类型仍然用于较大的部件(如OCXO或专用TCXO),但大多数当前设计使用表贴封装。这些表贴配置可以是密封的陶瓷封装,或基于FR-4的、具有用于I/O的建构的组件。

总结
器件选型时一般都要留出一些余量,以保证产品的可靠性。选用较高档的器件可以进一步降低失效概率,带来潜在的效益,这一点在比较产品价格的时候也要考虑到。要使振荡器的“整体性能”趋于平衡、合理,这就需要权衡诸如稳定度、工作温度范围、晶体老化效应、相位噪声、成本等多方面因素,这里的成本不仅仅包含器件的价格,而且包含产品全寿命的使用成本。


检测五技巧


1、用万用表(R×10k挡)测晶振两端的电阻值,
若为无穷大,说明晶振无短路或漏电;再将试电笔插入市电插孔内,用手指捏住晶振的任一引脚,将另一引脚碰触试电笔顶端的金属部分,若试电笔氖泡发红,说明晶振是好的;若氖泡不亮,则说明晶振损坏。

2、用数字电容表(或数字万用表的电容档)测量其电容,
一般损坏的晶振容量明显减小(不同的晶振其正常容量具有一定的范围)

3、贴近耳朵轻摇,
有声音就一定是坏的(内部的晶体已经碎了,还能用的话频率也变了)

4、测试输出脚电压。
一般正常情况下,大约是电源电压的一半。因为输出的是正弦波(峰峰值接近源电压),用万用表测试时,就差不多是一半啦。

5、用代换法或示波器测量。
 那么如何用万用表测量晶振是否起振? 可以用万用表测量晶振两个引脚电压是否是芯片工作电压的一半,比如工作电压是5V则测出的是否是2.5V左右。另外如果用镊子碰晶体另外一个脚,这个电压有明显变化,证明是起振了的。


不起振10大问题汇总


1、 物料参数选型错误导致晶振不起振

例如:某MCU需要匹配6PF的32.768KHz,结果选用12.5PF的,导致不起振。

解决办法:更换符合要求的规格型号。必要时请与MCU原厂确认。

2、 内部水晶片破裂或损坏导致不起振

例如:运输过程中损坏、或者使用过程中跌落、撞击等因素造成晶振内部水晶片损坏,从而导致晶振不起振。

解决办法:更换好的晶振。平时需要注意的是:运输过程中要用泡沫包厚一些,避免中途损坏;制程过程中避免跌落、重压、撞击等,一旦有以上情况发生禁止再使用。

3、 振荡电路不匹配导致晶振不起振

影响振荡电路的三个指标:频率误差、负性阻抗、激励电平。

(1)频率误差太大,导致实际频率偏移标称频率从而引起晶振不起振。

解决办法:选择合适的PPM值的产品。

(2)负性阻抗过大太小都会导致晶振不起振。

解决办法:负性阻抗过大,可以将晶振外接电容Cd和Cg的值调大来降低负性阻抗;负性阻抗太小,则可以将晶振外接电容Cd和Cg的值调小来增大负性阻抗。一般而言,负性阻抗值应满足不少于晶振标称最大阻抗3-5倍。

(3)激励电平过大或者过小也将会导致晶振不起振

解决办法:通过调整电路中的Rd的大小来调节振荡电路对晶振输出的激励电平。一般而言,激励电平越小越好,处理功耗低之外,还跟振荡电路的稳定性和晶振的使用寿命有关。

4、 晶振内部水晶片上附有杂质或者尘埃等也会导致晶振不起振

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