ACT技術(shù)論文BVCT4-26.000MHZMDN-BBACT晶體術(shù)語的A到Z

使用晶體時(shí)常用關(guān)鍵字的定義

老化

石英晶體老化適用于頻率隨時(shí)間的累積變化，這導(dǎo)致晶體單元工作頻率的永久變化。在運(yùn)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(dòng)水平、晶體表面變化、各種熱效應(yīng)、金屬絲疲勞和摩擦磨損。結(jié)合低工作環(huán)境、最小驅(qū)動(dòng)電平和靜態(tài)預(yù)老化的適當(dāng)電路設(shè)計(jì)將大大減少除最嚴(yán)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?yàn)?/span>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(dòng)晶體的機(jī)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(shí)間(如石英手表)，為數(shù)字集成電路提供穩(wěn)定的時(shí)鐘信號，并穩(wěn)定無線電發(fā)射機(jī)和接收機(jī)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(jì)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(fèi)電子產(chǎn)品，如手表、鐘表、收音機(jī)、電腦和手機(jī)。石英晶體也存在于測試和測量設(shè)備中，如計(jì)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(dòng)電平

驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(shí)際驅(qū)動(dòng)電平應(yīng)該合理地復(fù)制指定電平。AT切割晶體可以承受相當(dāng)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(dòng)，低頻晶體(尤其是彎曲模式晶體)可能會斷裂。基模晶體的驅(qū)動(dòng)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(gè)參數(shù)R，它被定義為動(dòng)生電阻。

該值與晶體的Q因子和活性有直接關(guān)系。活性也可以稱為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(shí)際值在一定程度上取決于所用晶體的負(fù)載能力，可以通過以下公式計(jì)算:

ESR = R1 ( 1 + Co / CL ) W

設(shè)計(jì)晶體振蕩器時(shí)，考慮ESR值非常重要，因?yàn)镋SR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(shí)際(測量)頻率與標(biāo)稱頻率之間的差異。

頻率穩(wěn)定度

在標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)。

以25°C時(shí)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(zhǔn)，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(dòng)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(dāng)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(yīng)用中使用的正弦波。

在英語中，赫茲既用作單數(shù)也用作復(fù)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(gè)周期”(通常被計(jì)數(shù)的是一個(gè)完整的周期)；100 Hz表示“每秒一百個(gè)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(dǎo)電封裝)之間的電阻。

振動(dòng)

抖動(dòng)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(shí)或?qū)挾取Ａ硪粋€(gè)定義是“信號從其理想位置的周期頻率位移。”抖動(dòng)的原因包括電磁干擾(EMI)和與其他信號的串?dāng)_。抖動(dòng)會導(dǎo)致顯示監(jiān)視器閃爍；影響個(gè)人計(jì)算機(jī)中處理器按預(yù)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(dòng)量在很大程度上取決于應(yīng)用。

抖動(dòng)是電子和電信中周期信號的時(shí)間變化，通常與參考時(shí)鐘源有關(guān)。抖動(dòng)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(dòng)是幾乎所有通信鏈路(如USB、PCI-e、SATA、OC-48)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要因素，通常也是一個(gè)不良因素。

抖動(dòng)可以用與所有時(shí)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(shí)變信號一樣，抖動(dòng)可以用頻譜密度(頻率含量)來表示。

抖動(dòng)周期是信號特性隨時(shí)間有規(guī)律變化的兩次最大效應(yīng)(或最小效應(yīng))之間的間隔。抖動(dòng)頻率，更普遍引用的數(shù)字，是它的倒數(shù)。

負(fù)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(dāng)石英晶體振蕩器連接到振蕩電路時(shí)，該電容被確定為一個(gè)條件，并將確定輸出頻率。負(fù)載電容近似值:

CL = CG X CD / ( CG + CD ) + CS

(CS =雜散電容)

最大驅(qū)動(dòng)水平(GL)

驅(qū)動(dòng)級別的額定值。超過該水平的電流或功率輸入可能會導(dǎo)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(dǎo)致特性退化或破壞。

標(biāo)稱頻率(f)

晶體諧振器頻率的標(biāo)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(diǎn)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(shí)間(Tosc)

從通電到波形穩(wěn)定的時(shí)間。然而，電壓上升時(shí)間取決于電源，因此時(shí)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(gè)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(shí)鐘與OE不同步(時(shí)鐘是連續(xù)的)。

輸出下降時(shí)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(shí)間。也稱為波形下降時(shí)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(fù)載條件

可以連接到振蕩器的負(fù)載的類型和數(shù)量(功率)。

TTL-1的計(jì)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(shí)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(shí)間。也稱為波形上升時(shí)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，晶體可以以多種頻率振動(dòng)。最低頻率稱為基頻，最高可達(dá)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(jì)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(qiáng)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(fù)載電容的關(guān)系。對于希望通過切換負(fù)載電容的不同值來實(shí)現(xiàn)單個(gè)晶體的多種工作頻率的電路設(shè)計(jì)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(gè)氧在兩個(gè)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(xué)和工程學(xué)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(shí)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(shí)鐘、激光器和其他需要強(qiáng)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(dá)1011甚至更高。

推薦的驅(qū)動(dòng)水平

最佳振蕩特性的激勵(lì)水平。

并聯(lián)電容

晶體振蕩器中兩個(gè)電極之間的電荷電容。

焊接條件

安裝時(shí)可以保證的焊接條件。超過這些限制的溫度或時(shí)間可能導(dǎo)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(shí)鐘停止。

由于振蕩停止，在時(shí)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(dòng)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(dǎo)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(bǔ)償晶體振蕩器。帶有附加電路的振蕩器，集成了一個(gè)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(bǔ)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。

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