晶振知識介紹第一頁，共40頁。第二頁，共40頁。第三頁，共40頁。第四頁，共40頁。第五頁，共40頁。石英晶體常規技術指標標稱頻率

晶體元件規范所指定的頻率。調整頻差基準溫度時，工作頻率相對于標稱頻率的最大允許偏離。常用ppm（1/106）表示。溫度頻差在整個溫度范圍內工作頻率相對于基準溫度時工作頻率的允許偏離。常用ppm（1/106）表示。諧振電阻（Rr）晶體元件在串聯諧振頻率Fr時的電阻值。負載電容（CL）

與晶體元件一起決定負載諧振頻率FL的有效外界電容第六頁，共40頁。靜態電容（C0）等效電路靜態臂里的電容。它的大小主要取決于電極面積、晶片厚度和晶片加工工藝。它的常用計算公式為：

C0=KC0×Ae×F0＋C常數

KC0——電容常數，其取值與裝架形式、晶片形狀有關;Ae——電極面積，單位mm2；

F0——標稱頻率，單位KHz；

C常數——常數，單位PF;動態電容（C1）等效電路中動態臂里的電容。它的大小主要取決于電極面積，另外還和晶片平行度、微調量的大小有關。它的常用公式為：

C1=KC1×Ae×F0＋C常數

KC1——電容常數；

第七頁，共40頁。Ae——電極面積，單位mm2;F0——標稱頻率，單位KHz;C常數——常數，單位PF;動態電感（L1）等效電路中動態臂里的電感。動態電感與動態電容是一對相關量，它的常用公式為：

L1=1/(2πF0）2C1(mh)串聯諧振頻率（Fr）晶體元件電氣阻抗為電阻性的兩個頻率中較低的一個。

第八頁，共40頁。負載諧振頻率（FL）晶體元件與一負載電容串聯或并聯，其組合阻抗為電阻性的兩個頻率中的一個頻率。品質因數（Q）品質因數又稱機械Q值，它是反映諧振器性能好壞的重要參數，它與L1和C1有如下關系

Q=wL1/Rr=1/wRrC1

如上式，R1越大，Q值越低，功率耗散越大，而且還會導致頻率不穩定。反之Q值越高，頻率越穩定。相對負載頻率偏置（DL）

第九頁，共40頁。

晶體負載諧振頻率相對于串聯諧振頻率的變化量DL=(FL-Fr)/Fr，可由下式近似計算：

DL≈C1/2（C0＋CL）相對頻率牽引范圍（DL1,L2）晶體在兩個固定負載間的頻率變化量。

D(L1,L2)=│(FL1-FL2)/Fr│=│C1(CL2-CL1)/2(C0+CL1)(C0+CL2)│牽引靈敏度（TS）晶體頻率在一固定負載下的變化率。

TS≈-C1*1000/2*（C0+CL）2激勵電平相關性（DLD）由于壓電效應，激勵電平強迫諧振子產生機械振蕩，在這個過程中，加速度功轉化為動能和彈性能，功耗轉化為熱。后者的轉換是由于石英諧振子的內部和外部的摩擦所造成的。摩擦損耗與振動質點的速度有關，當震蕩不再是線性的，或當石英振子內部或其表面及安裝點的拉伸或應變、位移或加速度第十頁，共40頁。

達到臨界時，摩擦損耗將增加。因而引起頻率和電阻的變化。加工過程中造成DLD不良的主要原因

——諧振子表面存在微粒污染。主要產生原因為生產環境不潔凈或非法接觸晶片表面；

——諧振子的機械損傷。主要產生原因為研磨過程中產生的劃痕。

——電極中存在微粒或銀球。主要產生原因為真空室不潔凈和鍍膜速率不合適。

——裝架是電極接觸不良；

——支架、電極和石英片之間存在機械應力。寄生響應所有晶體元件除了主響應（需要的頻率）之外，還有其它的頻率響應。減弱寄生響應的辦法是改變晶片的幾何尺寸、電極，以及晶片加工工藝，但是同時會改變晶體的動、靜態參數。寄生響應的測量⑴SPDB用DB表示Fr的幅度與最大寄生幅度的差值；第十一頁，共40頁。⑵SPUR在最大寄生處的電阻；⑶SPFR最小電阻寄生與諧振頻率的距離，用Hz或ppm表示。第十二頁，共40頁。第十三頁，共40頁。第十四頁，共40頁。第十五頁，共40頁。第十六頁，共40頁。加工難度大的指標調整頻差小于+/-5PPM。溫度范圍寬頻差窄的。有Q值要求的。49S晶體矮殼的。有C0、C1、TS的。第十七頁，共40頁。晶體測量設備目前晶體測試儀組成方式多為網絡分析儀（或廠家自制網絡分析卡）加專用軟件。測試功能強,幾乎所有的晶體參數全能測出。目前世界晶體行業公認的設備廠商有美國S&A公司、香港科研公司，他們的設備準確度高、穩定性好、應用面廣。第十八頁，共40頁。美國S&A公司測試設備250A350A350B250B第十九頁，共40頁。香港科研公司測試設備KH1200KH1102KH3020KH3288第二十頁，共40頁。石英晶體應用過程中應注意的問題防止對晶體破壞石英晶體的心臟部件為石英晶片，它隨晶體頻率的增加而變薄，因此對于中、高頻晶體在使用、運輸過程中應避免發生劇烈沖擊和碰撞。以防因晶片破裂而造成產品失效。石英晶體是靠導電膠連接基座和晶片的。導電膠的主要成分是銀粉和環氧樹脂。環氧樹脂在高溫下會失效。因此建議石英晶體應避免在150℃以上長時間存放。規定工作溫度范圍及頻率允許偏差工程師可能只規定室溫下的頻差。對于在整個工作溫度范圍內要求給定頻差的應用，還應該規定整個工作溫度范圍的頻差，規定這種頻差時，應該考慮設備引起溫升的容限。規定整個工作范圍內頻差的基本方法有兩種：第二十一頁，共40頁。⑴規定整個溫度范圍內的總頻差，如：-20-70℃范圍總頻差為±50ppm，這種方法一般用于具有較寬頻碴而不采用頻率微調的場合。⑵規定下列部分的頻差：

a.基準溫度下的頻差為±20ppm；

b.在-20-70℃整個溫度范圍內，相對于基準溫度實際頻率的偏差±20ppm；這種方法一般用于具有較嚴頻差的，要靠頻率牽引來消除基準溫度下頻差的場合。負載電容和頻率牽引在許多應用中，都是用一負載電抗元件來牽引晶體頻率的。這對于調整制造公差、在鎖相環回路中以及調頻應用中可能是必要的。在絕大多數應用中，這個負載電抗元件是容性的。負載諧振頻率（FL）與諧振頻率（Fr）的相對頻率成為“負載諧振頻率偏置（DL）”。第二十二頁，共40頁。

用下式計算相對負載諧振頻率偏移：

DL=(FL-Fr)/Fr≈C1/2（C0＋CL）在許多應用中，用可變電容器作為負載電抗元件來調節頻率。這個負載電抗元件規定值之間所得到的相對頻率范圍成為“相對牽引范圍”，它可用下式計算：

D(L1,L2)=│(FL1-FL2)/Fr│=│C1(CL2-CL1)/2(C0+CL1)(C0+CL2)│在規定負載電容下的牽引靈敏度（TS）是一個對設計師十分有用的參數。它定義為負載電容增量變化引起的相對頻率增量變化。它通常以ppm/pF表示,可通過下式計算：

TS≈-C1/2（C0+CL）

應用電路中對晶體負載電容的估算在實際應用中，晶體負載電容與電路中負載電抗的匹配非常重要。如晶體負載電容與電路負載電抗不相匹配，要得到準確的輸出頻率是很困難的，除非電路中存在一個變容量很大的可調電容器。在設計時，粗略估算晶體負載電容是必要的。如圖所示：第二十三頁，共40頁。第二十四頁，共40頁。負載電容簡單近似計算如下：

CL≈（C1C2/（C1+C2））+C雜散

這里C雜散指晶體元件周邊電路的分布電容。資料介紹PCB電路板的分布電容多為5-6pF。第二十五頁，共40頁。晶體振蕩器

功能基本裝置振蕩功能附加電壓（analog）控制功能附加Digital

功能直接利用石英振蕩器晶體的特性SPXOVCXODC-VCXO補償頻率溫度特性而加以利用TCXO（模擬）DTCXO（數字）VC-TCXOVC-DTCXODC-TCXO在恒溫槽內控制溫度而加以利用OCXOVC-OCXODC-OCXO第二十六頁，共40頁。晶體振蕩器定義

Package石英振蕩器（SPXO）不施以溫度控制及溫度補償的石英振蕩器。頻率溫度特性依靠石英振蕩晶體本身的穩定性。溫度補償石英振蕩器（TCXO）附加溫度補償回路，減少其頻率因周圍溫度變動而變化之石英振蕩器。第二十七頁，共40頁。電壓控制石英振蕩器（VCXO）

控制外來的電壓，使輸出頻率能夠變化或調變的石英振蕩器。恒溫槽式石英振蕩器（OCXO）

以恒溫槽保持石英振蕩器或石英振蕩晶體在一定溫度，控制其輸出頻率在周圍溫度下也能保持極小變化量之石英振蕩器。除了以上四種振蕩器外，隨著PLL、Digital、Memory技術的應用，其他功能的多元化石英振蕩器也快速增加第二十八頁，共40頁。時鐘振蕩器

（CLOCKOSCILLATORS）標稱頻率：指定的頻率中心值。頻率偏差：全溫度范圍內頻率偏移量。溫度范圍：器件經歷的環境溫度。輸入電壓：工作電壓。輸入電流：工作電流。起振時間:指從加電開始計時到晶振振蕩到標稱頻率（含頻差）所用的時間。第二十九頁，共40頁。上升時間(Tr):“0”電平上升到“1”電平的時間下降時間(Tf)：“1”電平下降到“0”電平的時間占空比(DUTY):DUTY=Th/T*100%，TYPICAL：45%--55%第三十頁，共40頁。輸入電流（測試電路）第三十一頁，共40頁。SMD5x7晶振

頻率范圍：1--100M

工作溫度范圍與總頻差：0--70℃≥+/-20PPM-40--85℃≥+/-25PPM

起振時間：5mSMAX

工作電壓：3.3V、5V

上升、下降時間：≤10M：10nSMAX

＞10M：5nSMAX第三十二頁，共40頁。DIP型晶振（全尺寸、半尺寸）

頻率范圍：1--83.3M

工作溫度范圍與總頻差：0--70℃≥+/-10PPM-20--70℃≥+/-20PPM

工作電壓：3.3V、5V

起振時間：5mSMAX

上升、下降時間：≤10M：10nSMAX

＞10M：5nSMAX第三十三頁，共40頁。SMD5x7VCXO

頻率范圍：1--36M

工作溫度范圍與總頻差：0--70℃≥+/-20PPM

工作電壓：3.3V

壓控電壓：

牽引范圍：+/-100PPM

線性度：10%MAX

起振時間：5mSMAX上升、下降時間：≤10M：10nSMAX

＞10M：5nSMAX

第三十四頁，共40頁。DIPVCXO（全尺寸）頻率范圍：1--27M工作溫度范圍與總頻差：0--70℃≥+/-20PPM工作電壓：3.3V壓控電壓：牽引范圍：+/-100PPM線性度：10%MAX起振時間：5mSMAX上升、下降時間：≤10M：10nSMAX

＞10M：5nSMAX第三十五頁，共40頁。機械和氣候實驗（可靠性實驗）密封試驗B

試驗設備：氦質譜儀試驗方法：氦氣加壓0.5Mpa，120分鐘判定標準：漏率應小于1

10－９Pa*m３/sec自由跌落試驗設備：跌落試驗箱試驗方法：高度75cm，30mm厚硬木板，跌落3次。判定標準：頻率變化值應小于+/-5PPM，諧振電阻變化值應小于

15%+3Ohm。振動試驗設備：振動試驗臺

第三十六頁，共40頁。

實驗設備:電磁振動臺試驗方法：頻率10-55Hz，振幅1.5mm，55-500Hz,20g三個垂直方向,每個方向30分鐘。判定標準：頻率變化值應小于+/-5PPM，諧振電阻變化值應小于

15%+3Ohm。

引出端強度

試驗設備：自制夾具，拉力計。試驗方法：按GB/T12273-1996及下列規定進行試驗嚴酷等級：拉力0.5kg，彎曲力0.25kg。判定標準：無引線松動及玻璃珠破裂,引線無斷裂及明顯傷痕。

可焊性

試驗設備：可焊性試驗臺試