ACT艾西迪SY00003GIHD‐PF晶體術(shù)語的A到Z技術(shù)論文
使用晶體時常用關(guān)鍵字的定義
老化
石英晶體老化適用于頻率隨時間的累積變化,這導致晶體單元工作頻率的永久變化。在運行的前45天,石英晶振頻率的變化速度最快。老化涉及許多相關(guān)因素,一些最常見的因素是:內(nèi)部污染、過度驅(qū)動水平、晶體表面變化、各種熱效應、金屬絲疲勞和摩擦磨損。結(jié)合低工作環(huán)境、最小驅(qū)動電平和靜態(tài)預老化的適當電路設(shè)計將大大減少除最嚴重老化問題以外的所有問題。
石英晶體老化速率的主要因素是封裝方法,因為ACT晶振晶體外殼的密封會在晶體環(huán)境中留下污染物和氧氣。就晶體而言,封裝通孔晶體的兩種最常見方法是電阻焊接和冷焊。典型的老化率如下:
Method of sealing | Resistance weld (HC49/U) | Aging per annum (1st Year) | 5ppm Typ. |
Method of sealing | Cold weld (HC43/U) | Aging per annum (1st Year) | 2ppm Typ. |
SMD晶體的典型老化速率如下:
Type of crystal Seal / Package | Aging per annum (1st Year) |
Plastic eg. ACT86SMX | ±5ppm Max. |
Metal Seam Weld eg. ACT753 | <3ppm Max. |
Glass Seal Ceramic eg. ACT632 | ±5ppm Max. |
波特率
數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?一秒鐘可以傳輸多少數(shù)據(jù))
晶體振蕩器
晶體振蕩器是一種電子振蕩器電路,它利用壓電材料振動晶體的機械諧振來產(chǎn)生頻率非常精確的電信號。該頻率通常用于記錄時間(如石英手表),為數(shù)字集成電路提供穩(wěn)定的時鐘信號,并穩(wěn)定無線電發(fā)射機和接收機的頻率。最常用的壓電諧振器是石英晶體,因此圍繞它們設(shè)計的振蕩器電路被稱為“晶體振蕩器”。
石英晶體的制造頻率從幾十千赫到幾十兆赫。每年生產(chǎn)超過20億顆水晶。大多數(shù)都是小型消費電子產(chǎn)品,如手表、鐘表、收音機、電腦和手機。石英晶體也存在于測試和測量設(shè)備中,如計數(shù)器、信號發(fā)生器和示波器。
分頻頻率
內(nèi)部IC分頻的輸出頻率。
驅(qū)動電平
驅(qū)動電平是工作電路在晶體中消耗的功率電平。額定或測試驅(qū)動電平是晶體被指定的功率,與額定電平的任何偏差都會影響晶體性能:因此,實際驅(qū)動電平應該合理地復制指定電平。AT切割晶體可以承受相當大的過載而不會造成物理損壞:但是,在過載情況下,電參數(shù)會下降。如果過度驅(qū)動,低頻晶體(尤其是彎曲模式晶體)可能會斷裂?;>w的驅(qū)動電平額定值在1–30 MHz范圍內(nèi)從100kHz以下的5 W到大約10mW。通常在30 MHz以上使用的泛音晶體的額定功率通常為1–2mw
GENERAL TABLE OF MAXIMUM DRIVE LEVELS | ||
Frequency range | Mode | Drive level |
Up to 100 kHz | Flexural | 5µW |
1 – 4 MHz | Fundamental | 1µW |
4 – 20 MHz | Fundamental | 0.5µW |
20 – 200 MHz | Overtone | 0.5µW |
等效串聯(lián)電容(C1)
在串聯(lián)諧振頻率下,晶體諧振器(等效)內(nèi)部電荷電容分量的能量失真。
等效串聯(lián)電阻(ESR)
從晶體的等效電路可以看出,有一個參數(shù)R,它被定義為動生電阻。
該值與晶體的Q因子和活性有直接關(guān)系?;钚砸部梢苑Q為ESR或等效串聯(lián)電阻。ESR值越低,石英晶體振蕩器電路中的振蕩幅度就越高。ESR的實際值在一定程度上取決于所用晶體的負載能力,可以通過以下公式計算:
ESR = R1 ( 1 + Co / CL ) W
設(shè)計晶體振蕩器時,考慮ESR值非常重要,因為ESR值高的晶體比ESR值低的晶體更不容易開始振蕩。
頻率
每秒的波(周期)數(shù)。頻率和周期之間的關(guān)系是:
頻率= 1 / T(秒。)
1 MHz = 1毫秒,1 MHz = 1秒,1 MHz = 1納秒
頻率容差精度(f / f)
在環(huán)境溫度為25°C的規(guī)定條件下,實際(測量)頻率與標稱頻率之間的差異。
頻率穩(wěn)定度
在標準溫度和工作電壓范圍內(nèi),輸出頻率的漂移。輸出頻率漂移包括頻率溫度特性和頻率電壓特性對環(huán)境溫度的響應。
以25°C時的頻率為參考,頻率隨環(huán)境溫度的變化。
頻率電壓特性
以工作電壓范圍內(nèi)中心電壓處的輸出頻率為基準,輸出頻率對電壓的變化。這種變化的原因是晶體變形的變化,以及安裝在振蕩器和RTC中的IC的IC內(nèi)部常數(shù)的變化。集成電路的影響更大。
基本形式
第一諧波晶體振動狀態(tài)。AT諧振器頻率由石英晶體的AT諧振器厚度決定,但即使厚度相同,第三泛音也大約為。基頻的3倍。對于音叉型共鳴器,二次泛音大約是基波的六倍。
赫茲
赫茲相當于每秒的周期數(shù),以海因里希·赫茲命名。
赫茲(符號:Hz)是頻率的國際單位制單位,定義為周期現(xiàn)象每秒的周期數(shù)。它最常見的用途之一是描述正弦波,尤其是在無線電和音頻應用中使用的正弦波。
在英語中,赫茲既用作單數(shù)也用作復數(shù)。作為國際單位制單位,赫茲可以加前綴;常用的倍數(shù)有kHz(千赫,103 Hz)、MHz(兆赫,106 Hz)、GHz(千兆赫,109 Hz)和THz(太赫茲,1012 Hz)。一赫茲僅僅意味著“每秒一個周期”(通常被計數(shù)的是一個完整的周期);100 Hz表示“每秒一百個周期”,以此類推。
SI multiples for hertz (Hz) | |||||
Submultiples | Multiples | ||||
Value | Symbol | Name | Value | Symbol | Name |
10-1Hz | dHz | decihertz | 101Hz | daHz | decahertz |
10-2Hz | cHz | centihertz | 102Hz | hHz | hectohertz |
10-3Hz | mHz | millihertz | 103Hz | kHz | kilohertz |
10-6Hz | µHz | microhertz | 106Hz | MHz | megahertz |
10-9Hz | nHz | nanohertz | 109Hz | GHz | gigahertz |
10-12Hz | pHz | picohertz | 1012Hz | THz | terahertz |
10-15Hz | fHz | femtohertz | 1015Hz | PHz | petahertz |
10-18Hz | aHz | attohertz | 1018Hz | EHz | exahertz |
10-21Hz | zHz | zeptohertz | 1021Hz | ZHz | zettahertz |
10-24Hz | yHz | yoctohertz | 1024Hz | YHz | yottahertz |
Note: Common prefixed units are in bold face |
絕緣電阻(IR)
引線之間或引線與外殼封裝(導電封裝)之間的電阻。
振動
抖動是指高頻數(shù)字信號中脈沖某些方面的偏差或位移。偏差可以是信號脈沖的幅度、相位定時或?qū)挾?。另一個定義是“信號從其理想位置的周期頻率位移。”抖動的原因包括電磁干擾(EMI)和與其他信號的串擾。抖動會導致顯示監(jiān)視器閃爍;影響個人計算機中處理器按預期執(zhí)行的能力;在音頻信號中引入咔噠聲或其他不期望的影響,以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)的丟失。允許的抖動量在很大程度上取決于應用。
抖動是電子和電信中周期信號的時間變化,通常與參考時鐘源有關(guān)。抖動可以在連續(xù)脈沖的頻率、信號幅度或周期信號的相位等特征中觀察到。抖動是幾乎所有通信鏈路(如USB、PCI-e、SATA、OC-48)設(shè)計中的一個重要因素,通常也是一個不良因素。
抖動可以用與所有時變信號相同的術(shù)語來量化,例如均方根或峰峰值位移。與其他時變信號一樣,抖動可以用頻譜密度(頻率含量)來表示。
抖動周期是信號特性隨時間有規(guī)律變化的兩次最大效應(或最小效應)之間的間隔。抖動頻率,更普遍引用的數(shù)字,是它的倒數(shù)。
負載電容(CL)
從晶振引腳看振蕩電路的有效電容(串聯(lián)等效電荷電容)。當石英晶體振蕩器連接到振蕩電路時,該電容被確定為一個條件,并將確定輸出頻率。負載電容近似值:
CL = CG X CD / ( CG + CD ) + CS |
(CS =雜散電容) |
驅(qū)動級別的額定值。超過該水平的電流或功率輸入可能會導致特性退化或破壞。
最大電源電壓(V直接傷害–GND)
電源引腳功率輸入的最大額定值。超過該值的輸入可能導致特性退化或破壞。
標稱頻率(f)
晶體諧振器頻率的標稱值。
OCXO
恒溫晶體振蕩器,OCXO晶振具有附加電路和封裝的振蕩器,以保持環(huán)境恒定,從而保持振蕩器工作的溫度范圍恒定。
工作溫度范圍(Tsol)
符合規(guī)格特性的溫度范圍。
工作電壓(VDD)
電壓輸入至V直接傷害將支持具有規(guī)格特征的連續(xù)操作的引腳。
原點頻率
振蕩系統(tǒng)中振蕩器的振蕩源頻率。
振蕩電路
振蕩晶體諧振器所需的電路。電路因諧振器類型和頻率而異。
振蕩開始時間(Tosc)
從通電到波形穩(wěn)定的時間。然而,電壓上升時間取決于電源,因此時間從一組特定的初始條件開始測量。
振蕩器
帶有附加電路的晶體,將晶體輸出形成方波。
輸出使能
輸出切換到高阻抗,有線或連接可用于選擇多個輸出(頻率)。OE引腳–低電平。輸出為高阻抗=禁用。振蕩沒有停止,因此禁用清除后的時鐘與OE不同步(時鐘是連續(xù)的)。輸出下降時間(tTHL)
輸出波形從高電壓(高電平)變?yōu)榈碗妷?低電平)所需的時間。也稱為波形下降時間。
輸出頻率(fo)
振蕩器電路或晶體振蕩器系統(tǒng)的輸出頻率。
輸出負載條件
可以連接到振蕩器的負載的類型和數(shù)量(功率)。
TTL-1的計算公式為:
IOH=-40µA, IOL=1.6mA
For LS TTL-1 as:
IOH=-40µA, IOL=0.4mA
For CMOS-1=5pF
IOH=0, IOL=0
但是在轉(zhuǎn)換中峰值電流是0.3mA
輸出上升時間(tTHL)
輸出波形從低電壓(低電平)變?yōu)楦唠妷?高電平)所需的時間。也稱為波形上升時間。TTL通常在0.4V至2.4V之間,CMOS通常在10%至90%之間。
泛音晶體
由于AT切割石英毛坯的物理特性和幾何形狀,貼片石英晶體可以以多種頻率振動。最低頻率稱為基頻,最高可達約45 Mhz。通過在奇數(shù)泛音、3次、5次、7次、9次和11次等頻率下操作晶體,可以獲得更高的頻率(超過300 MHz)。并且調(diào)諧電路,使得晶體以其設(shè)計的泛音頻率振蕩。
泛音晶體經(jīng)過特殊處理,具有平面平行度和表面光潔度,以增強其在所需泛音頻率下的性能。泛音頻率比基波的等效諧波倍數(shù)高大約25 kHz。
可拉性
晶振的可拉性指的是工作在并行模式下的貼片晶振,衡量頻率變化與負載電容的關(guān)系。對于希望通過切換負載電容的不同值來實現(xiàn)單個晶體的多種工作頻率的電路設(shè)計者來說,可拉性非常重要。
石英
石英是地球大陸地殼中第二豐富的礦物,僅次于長石。它由SiO4硅氧四面體的連續(xù)框架組成,每個氧在兩個四面體之間共享,給出總分子式SiO2。
合成和人工處理:并非所有種類的石英都是天然存在的。由于天然石英經(jīng)常形成孿晶,工業(yè)上使用的大部分石英都是合成的。通過水熱法在高壓釜中生產(chǎn)出大的、無瑕疵的和未纏繞的晶體。雖然這些通常仍被稱為石英,但這種材料的正確術(shù)語是二氧化硅。
品質(zhì)因數(shù)
在物理學和工程學中,品質(zhì)因數(shù)或Q因數(shù)是描述振蕩器或諧振器欠阻尼程度的無量綱參數(shù),或者等效地,表征諧振器相對于其中心頻率的帶寬。較高的Q表示相對于振蕩器存儲的能量,能量損失率較低;振蕩消失得更慢。懸掛在優(yōu)質(zhì)軸承上的鐘擺,在空氣中振蕩,Q值高,浸在油中的鐘擺Q值低。品質(zhì)因數(shù)高的石英晶體振蕩器阻尼低,因此響鈴時間更長。
振蕩器的品質(zhì)因數(shù)因系統(tǒng)而異。阻尼很重要的系統(tǒng)(如防止門突然關(guān)閉的阻尼器)的Q = 12。時鐘、激光器和其他需要強諧振或高頻率穩(wěn)定性的諧振系統(tǒng)需要高品質(zhì)因數(shù)。音叉的品質(zhì)因數(shù)在Q = 1000左右。原子鐘和一些高Q激光器的品質(zhì)因數(shù)可高達1011甚至更高。
推薦的驅(qū)動水平
最佳振蕩特性的激勵水平。
并聯(lián)電容
晶體振蕩器中兩個電極之間的電荷電容。
焊接條件
安裝時可以保證的焊接條件。超過這些限制的溫度或時間可能導致特性退化或破壞。
備用(ST)
停止晶體諧振器振蕩和分頻的功能。削減振蕩器電路和分頻級消耗的電流。
ST引腳–高電平或開路:指定頻率輸出。
ST引腳–低:輸出為高電平,時鐘停止。
由于振蕩停止,在時鐘輸出穩(wěn)定之前,有最大10mS(0.3 ms TEP)的延遲。如果ST也降至低電平,輸出為高阻抗,但由于同樣的原因重新啟動功能后,輸出也不穩(wěn)定。
儲存溫度(Tstg)
放電狀態(tài)的最大絕對額定值(無電壓、電流或功率輸入)。暴露在超過這一水平的溫度下可能會導致特性退化或破壞。為確保精度,盡可能儲存在室溫下。
TCXO振蕩器
溫度補償晶體振蕩器。帶有附加電路的振蕩器,集成了一個反饋環(huán)路,其中溫度的變化反映在電壓的變化上,電壓的變化反過來會改變頻率以補償溫度變化。
VCXO晶振
壓控晶體振蕩器。帶有附加電路的振蕩器,允許通過改變外部電壓來改變頻率。
ACT series | Key features | Temperature stability (ppm) | Max. operating temperature range (℃) | Output | Supply voltage (V) |
92016S | 2.0 x 1.6 | 4.000 - 54.000 | ±25 | -40 to +85 | HCMOS |
925LP | 2.5 x 2.0 | 20.000 - 50.000 | ±25 | -40 to +85 | HCMOS |
92520S | 2.5 x 2.0 | 1.000 - 150.000 | ±25 | -40 to +85 | HCMOS |
932LP | 3.2 x 2.5 | 20.000 - 50.000 | ±25 | -40 to +85 | HCMOS |
93225S | 3.2 x 2.5 | 1.000 - 160.000 | ±25 | -40 to +85 | HCMOS |
90H32 | 3.2 x 2.5 | 0.010 - 0.100 | ±25 | -40 to +85 | HCMOS |
93225S | 3.2 x 2.5 | 1.000 - 160.000 | ±25 | -40 to +85 | HCMOS |
9214LPJ | 3.2 x 2.5 | 13.500 - 200.000 | ±25 | -40 to +85 | LVPECL, LVDS, HCSL |
950LP | 5.0 x 3.2 | 20.000 - 50.000 | ±25 | -40 to +85 | HCMOS |
90H53 | 5.0 x 3.2 | 0.010- 0.100 | ±25 | -40 to +85 | HCMOS |
95032S | 5.0 x 3.2 | 1.000 - 160.000 | ±25 | -40 to +85 | HCMOS |
9213LPJ | 5.0 x 3.2 | 13.500 - 200.000 | ±25 | -40 to +85 | LVPECL, LVDS, HCSL |
9300SSC | 5.0 x 3.2 | 6.000 - 160.000 | ±25 | -40 to +85 | HCMOS |
970LP | 7.0 x 5.0 | 20.000 - 50.000 | ±25 | -40 to +85 | HCMOS |
90H57 | 7.0 x 5.0 | 0.010 - 0.100 | ±25 | -40 to +85 | HCMOS |
97050S | 7.0 x 5.0 | 1.000 - 160.000 | ±25 | -40 to +85 | HCMOS |
9212LPJ | 7.0 x 5.0 | 13.500 - 200.000 | ±25 | -40 to +85 | LVPECL, LVDS, HCSL |
9200SSC | 7.0 x 5.0 | 3.500 - 160.000 | ±25 | -40 to +85 | HCMOS |
1100 | DIL 14 | 0.250 - 60.000 | ±25 | -40 to +85 | HCMOS |
1700 | DIL 8 | 0.250 - 60.000 | ±25 | -40 to +85 | HCMOS |