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1、率控制元件(Frequency control component)石英晶髓(Quartz Crystal)1. 何石英晶髓(Quartz crystal)石英晶髓英文全布再舄quartz crystal,但通常口言吾布再舄crystal,本言啻中编再舄crystal.crystal是用ffiWW晶石英制成的厘t器件,crystal不彳堇具有高的穗定性而且它的强性振勤损 耗小.其主要原材料舄人造水晶.因其舄厘t元件，所以它遢具有高的品因素(Q).以上僵黑&使其 成舄邀撑原率的重要元件.crystal的震原理：石英晶片本身舄一厘t材料(Piezoelectric Material)，利用外t厘加
2、於晶片的洞I、唾生1易由 於厘雷材料本身檄械舆t性耦合(Coupling)作用，使晶髓本身走檄械燮形，由晶髓的切割面受 到横械雁力的作用，晶髓的丽相坐寸面又畲走生一t位差，蜀重特性ffiffitC Piezoelectric )效 雁。富我仍加一交流雷厘於晶髓上，即可走生循璞不已之晶片振谡。Crystal的切割方式：Crystal 的其切割方式可分舄 AT-, BT-, CT-, DT-, ET, FT-, GT-, MT,-NT-, X-, Y-, XYL,等切割 方式，其中以AT-, XY-切割方式更交舄常用.其原率基本上是舆所用石英晶片的厚度成反比,因此, 石英晶片愈薄其振谡原率愈高.(
3、1) AT切割方式AT的切割方式更交遒用於高原率的crystal,如网路走品路由器就用此重切割方式.(2) XY切割方式XY切割方式舆AT切割方式相反谴用於低原率的crystal,手表所用的crystal即舄此重切割 方式.Crystal的各重不同的切割方式如! 1示偃1)下I!示舄不同的切割方式的原率一温度特性.-150GT-100签.卷 UHUOacuOJnbaJu1-50偃2)2. Crystal 的结情：我仍知道富晶片制成之后，其原率大小将成舄固定的了，但由于晶片本身材的差巽性，罩侗晶片 所震出的原率大小舆我仍8祭所需要的遢有一定的差巽，此畤将以言周筋晶片表面的分艮厚度作舄 微言周的方
4、式来潇足8祭的需要粽上所述,crystal主要由以下部分所耦成.晶片1面基座金屠外直殳掌泉端子如下圜3示，偃3)3. 毫麻特性(Electrical Feature)在1子1路中Crystal在1路中的多以Y表示，1路符虢如圜4示.( 4)H 5我仍知道,每彳重元件可等效舄R,L,C来看待,坐寸于L,C的振谡t路由所孥的1工知可知，振谡原率 舆L*C的方成反比.由于crystal也可等效舄R,L,C的1路H.因此其振谡原率同檬符合1工孥规 律H 5幻出了 crystal的等效1路H,其中：C0: shunt capacitance一静熊(亚聊)1 容L1: motional inductanc
5、e重力熊1 感C1: motional capacitance-重力熊1 容R1: series resistance一言皆振阻抗主要1麻特性参数(Electrical Specifications):1. 震原率(Center frequency澳言吴差(frequency tolerance)震谡步率舄crystal常温下正常工 作畤可翰出的原率大小.此原率值通常畲檬于crystal本髓之上.本髓檬稍的原率值舆我仍8祭量测值之冏畲有森差.Crystal 一般森差舄10ppm, gOppm, 50ppm 等.2. 静麒亚聊)1容CO (shunt capacitance),表明crystal
6、镀金艮面之大小.此容值舆1桎面稹成正 比，舆晶片厚度成反比谀1容特性相同)溯果Crystal破裂，其值畲巽常偏低.3. 载容值CL ( load capacitance)此容值大小表示通遗crystal丽端子来看，外部富泉路坐寸crystal 所造成的容值的和.此值舄crystal工作寺所需外接各部容值(Chip+Cstary+Cap.)演载大小.4. 雕勤功率(drive level) 重力功率舄此元件工作寺的能耗.一般以微瓦(microwatts域毫瓦 (milliwatts)表示.使用畤重力功率需小于所规定功率值以避免晶片辰畤冏檄械震重加寺引起晶 片破裂(fracture).5. 等效阻
7、值-ESR(equivalent series resistance) crystal本髓所等效的阻值大小，表示crystal本身 的檄械损失.4. 使用中的crystalCrystal被腐泛雁于各侗镇域如:檄算檄，通言队重表，家1僭用1子偎器等其它镇域.富我仍在使 用中畲畿琨crystal即使使用在相同的1路,也畲因舆其使用零件,印刷路板(PCB)等的差巽出现 起常见的重大缺黑占一不振荡或以完全不同的原率来振藩不振荡也言午富crystal出现不振荡现象畤，您靠舄它是不良的crystal,但富您将此不起振的crystal挨 至另外T固PCBA(print circuit board assem
8、bly)日寺，您畲畿眺crystal重新始起振渗生此现象的原 因多舄舆crystal相配合工作的元件舆crystal不匹配，亚非是crystal的不良.富然，有寺即使您挨了 100侗PCBA来贰也照法通遗示波器看到crystal有波形振出.此畤的 crystal已舄不良的crystal.您可将crystal放於耳渤窑一搭有寺您可聘到crystal里面有警馨就明此 日寺的crystal晶片已破.故照法来工作.是什么原因引起crystal内的晶片破裂呢？我仍知道crystal是由水晶耦成，而水晶屠于非常脆的材料溯果您不小心将一良品的crystal掉 落在地上，此crystal的晶片可能已破裂，而照
9、翰出波形.因此不管在使用遗程中遢是程中， 都雁非常小心作棠.照法翰出正常的率工作雷路中的crystal有寺翰出的原率亚非其正常的工作原率，此彳重现象也经常碰到.前面我 仍提到晶片上面的金艮作舄微言周的作用校正翰出原率的大小.但富crystal因密封差，而空麻逵入 crystal畤,晶片表面的金艮就畲被氧化彳您而造成翰出原率建不到要求.上面我嘴了 crystal内晶片破裂畲引起融俞出的现象，但富crystal内的晶片破裂畤也畲引起 翰出非正常波形的情兄.看来，晶片的破裂引起的不良现象遢懋多的,因此我仍一定要做到例拿例 放，并且遢要注意供雁商出货畤的包装方式.如果您通遗crystal的测量偎器来量
10、测crystal的1麻特性参珈寺,您有寺也畲畿琼翰出巽常的 crystal，它的ESR高于规格的规定置打 crystal B寺可畿琨crystal的表面有昏葬污，究其原因是因舄 crystal在生走遗程中的5S未做好，而毒致昏葬污留在晶片上.判定crystal的好宸可通遗暮用榆期羲器来量测其罩髓特性的好读，目前更交常用的偎器舄250B.晶髓震荡器(Crystal Oscillator)1何晶髓震荡器(Crystal Oscillator)晶髓震谡器鄙再晶震英文全稍舄crystal oscillator 言吾富中鄙再oscillator，制兑明方便本以 下都将此元件鄙再舄oscillator.通
11、遗前面孥者的crystal知，我仍知道罩髓的crystal照法工作，它必硝舆震谡1路相配合才能 震原率.本中所孥的oscillator刖是将crystal舆crystal外部的震谡1路合二舄一，也就是 oscillator工作畤本身不需外接震谡1路,只需幻它外接一定的1厘即可有穗定的原率翰出.2. Oscillator 的结情：如上所述,oscillator舄crystal舆震谡1路合二舄一的元器件，知毒如! 6所示.OSC金晓裂羞港噢面晶片close(H 6 )oscillator舆crystal的内部御毒相比机我5可畿琼oscillator内部不彳堇有舆crystal相同晶片而且, 内部遢
12、有一小1路，正是此小1路的作用,使oscillator直接接1源后就有率翰出而不像crystal 那檬，硝依赖外部1路才畲有原率翰出.3. 雷麻特性参数(Electrical Specification)在1子雷路中oscillator在t路中常以”U”表示,t路符虢如圜7示.WE入pi 一 in3波型翰出翩第1 O Pin1 pin2接地翩(圜7)第1 O(pin1)而言，坐寸于普通型的oscillator蕤兑此O照任何意羲舄空O,但若此O舄控制O (tri-state)畤,在t路中刖此胎嚅接相雁的控制t路.第2 O(pin2湍接地O.第3 O(pin3丽出O,即舄原率翰出O第4 O(pin
13、4湍输入0，即oscillator外接的t源由此0接入.主要t麻特性参敷(Electrical Specification):震谡原率(central frequency澳森差(frequency tolerance)震谡步率舄oscillator常温下工作日寺可 震出的原率大小.此原率值通常畲檬于晶髓本髓之上.本髓中票稍原率值舆我仍8祭量测值之冏畲有森差.Oscillator 一般森差舄丑0ppm, 25ppm, 30ppm, )0ppm 等.1. 工作t厘(supply voltage)表示oscillator正常工作畤,外界?帝合它提供的t鼠此t圈直多舄 5.0伏,3.3伏等.2. 输出
14、戴(output load)舄oscillator工作日寺其翰出O需接入的戴值.3. 占空比(Duty Cycle)此参敷作舄言平僵翰出波形好读的一侗参敷而出现.此参敷是在规定的t厘下所量测出的比值,如1! 8示.僵8)4.上升畤汴降畤(RISE/FALL TIME) rise ti也舄狙爵俞出波形好读的一侗参敷，它的定 羲舄坐寸输出波形的上升而言，它的罩位舄务内秒(nanoseconds).Fall具有相同的定瓦只是其是 金十坐寸下降沿而言，具髓如上1! 8示.4. Oscillator 的分普通晶髓振荡器XO( crystal oscillator)最舄普通的一彳重oscillator,此
15、型的oscillator照温度*甫tffi的控制即相坐寸其它型的oscillator此型的第1 O舄空Ot厘控制式晶髓振荡器 VCXO(voltage controlled crystal oscillator)此型的 oscillator 相坐寸于 XO型来虱第1敝tri-state)接Wffi控制原率的翰出属1厘控制型.工作畤翰出受控于此 Tri-state翩篇控制翩虚于辑0畤，翰出翩就畲表现舄高阻熊(high impendence)独原率翰出篇控 制翩虚于辑1畤，翰出翩表现舄低阻熊(low impendence)，即有率翰出.VCXO相坐寸XO而言,具 有抖小，噪音小等僵黑&温度式晶髓振
16、荡器 TCXO( temperature compensated crystal oscillator)此型的 oscillator 比XO型的内部多一温度余甫值1路，此温度余甫值1路可使TCXO在不同的温度条件下可翰出一更交 穗定的波形.通常TCXO的步率公差舄1ppm,丑ppm, 3ppm，等.OCXO = Oven Controlled Crystal Oscillator5. 使用中的OscillatorOscillator被腐泛雁于各侗镇域如横算程通言刊僭用1子羲器等其它镇域.使用中的oscillator 通常畲出现不起震的现象麋期原因有同于crystal如晶片破裂,内部昏葬污等晶片的冏题，也有内 部震1路中的冏题,通常舄内部元件被1ffi打死.
