石英晶振最不能忽視的一項參數(shù)指標(biāo)，你千萬別輕視了

被動元器件中有一個80%的電路板都會應(yīng)用到的元器件，那就是晶振，他的英文名字很好聽Crystal，在電路符號中用XTAL或者CRY來標(biāo)識。隨著晶振的廣泛應(yīng)用，晶振也有越來越多的參數(shù)被電子人所熟悉。且熟練的掌握了這些參數(shù)的真正意義，對我們在電路硬件設(shè)計選型種也有很大的幫助。那么跟隨廣瑞泰來一起認(rèn)識晶振的參數(shù)吧。

1，標(biāo)稱頻率
標(biāo)稱頻率也叫中心頻率，單位是KHZ或者MHZ，其中KHZ比較常用的頻點32.768KHZ，你一定很熟悉。在選購產(chǎn)品時，如果你沒有完整的型號提供給晶振廠商，那晶振廠商問到的參數(shù)信息一定有頻率這個參數(shù)。且不同的標(biāo)稱頻率在不同的領(lǐng)域都有固定的應(yīng)用了，例如音響常用的晶振頻率有49.152MHZ和45.1584MHZ，GPS常用的頻點有26MHZ，32M，RTC時鐘常用的32.768KHZ。用戶所選用的理想工作頻率，是可以確定其晶體器件的性能和特征的。
2，晶振封裝
在不知道完整型號的情況下，除了標(biāo)稱頻率，晶振封裝也是一個比較重要的參數(shù)，例如我們熟知的SMD2016，SMD2520，SMD3225等，他們的封裝尺寸是由長*寬來表示的，且是國際統(tǒng)一尺寸封裝，不同品牌間的封裝也是可以相互替代的。例如愛普生晶振TSX-3225（SMD3225）可以替代KDS晶振的DSX321G（SMD3225）
3，調(diào)整頻差
調(diào)整頻差是指在基準(zhǔn)溫度下，工作頻率相對于標(biāo)稱頻率的最大允許偏差。它一般以ppm（百萬分之一）的單位表示，用來表達頻率的偏差程度。一些對精度要求高的產(chǎn)品，往往會選擇那些老牌知名晶振廠商，像日本的京瓷晶振，臺系的TXC晶振，美國的ABRACON晶振等
4，溫度頻差

溫度頻差是指在整個溫度范圍內(nèi)，工作頻率相對于基準(zhǔn)溫度時的工作頻率允許偏差。也是以ppm為單位進行表示。溫度的變化會對晶體元件的頻率產(chǎn)生一定的影響，溫度頻差用來刻畫這種影響程度。比如一些車企廠商，他們對晶振的工作溫度都比較嚴(yán)苛，通常車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)是-40/125℃，如果所選用的晶振不滿足這個條件，那么就會超出他的溫度頻差，最終會導(dǎo)致產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，若要推薦一個適用于車規(guī)產(chǎn)品的晶振品牌，NDK晶振是廣瑞泰必須推薦的一個廠商。

5，老化率

老化率是指在規(guī)定條件下，由于時間的推移，晶體元件頻率發(fā)生漂移。這個指標(biāo)對于精密晶體元件來說是必要的，但并沒有明確的試驗條件。通過對所有產(chǎn)品進行計劃抽驗進行連續(xù)監(jiān)督，一些晶體元件可能會比規(guī)定的水平要差，這是允許的。解決老化問題最好的方法是通過供應(yīng)商和用戶之間的密切協(xié)商。

6，諧振電阻(Rr)

諧振電阻是指晶體元件在諧振頻率處的等效電阻。當(dāng)不考慮C0的作用時，諧振電阻也可以近似等于晶體的動態(tài)電阻R1，或者稱為等效串聯(lián)電阻(ESR)。諧振電阻控制著晶體元件的品質(zhì)因數(shù)，同時也決定了應(yīng)用電路中晶體振蕩的電平，從而影響晶體的穩(wěn)定性及是否能夠產(chǎn)生理想的振蕩。因此，諧振電阻是晶體元件一個重要的指標(biāo)參數(shù)。一般來說，對于給定的頻率，所選用的晶體封裝越小，諧振電阻的平均值可能會越高。大多數(shù)情況下，無法提前預(yù)測具體某個晶體元件的電阻值，只能確保電阻低于規(guī)范中規(guī)定的最大值。

7，負載諧振電阻(RL)

負載諧振電阻是指晶體元件在負載諧振頻率處與規(guī)定外部電容串聯(lián)時的電阻。對于一個給定的晶體元件，其負載諧振電阻的值取決于與該元件一起工作的負載電容值。在負載電容串聯(lián)之后，諧振電阻總是大于晶體元件本身的諧振電阻。

8，負載電容(CL)

負載電容是與晶體元件共同決定負載諧振頻率的有效外部電容。晶體元件規(guī)范中的負載電容是一個測試條件，也是一個使用條件。用戶可以在具體使用時根據(jù)情況適當(dāng)調(diào)整這個值，以微調(diào)實際工作頻率。換句話說，負載電容可以用來調(diào)整晶體的頻率公差。然而，如果負載電容沒有合適的值，將會對振蕩電路產(chǎn)生負面影響。通常情況下，負載電容的可選值包括10pF、15pF、20pF、30pF、50pF和∝等。當(dāng)負載電容標(biāo)記為∝時，表示在串聯(lián)諧振型電路中應(yīng)用，不需要額外的負載電容，此時工作頻率就是晶體的諧振頻率。用戶應(yīng)當(dāng)注意，對于某些晶體（包括非封裝的振子應(yīng)用），在某一特定生產(chǎn)規(guī)范下的負載電容（特別是小負載電容）時，電路實際電容的偏差在±0.5pF范圍內(nèi)就會產(chǎn)生±10×10-6的頻率誤差。因此，負載電容是一個非常重要的訂貨規(guī)范指標(biāo)。

9，靜態(tài)電容(C0)

靜態(tài)電容是等效電路中的靜態(tài)分量電容，它的大小主要取決于電極面積、晶片厚度和晶片加工工藝。

10，動態(tài)電容(C1)

動態(tài)電容是等效電路中的動態(tài)分量電容。它的大小主要取決于電極面積，同時也與晶片的平行度和微調(diào)量大小有關(guān)。

11， 動態(tài)電感(L1)

動態(tài)電感是等效電路中的動態(tài)分量電感。動態(tài)電感和動態(tài)電容是一對相關(guān)的量，它們共同影響晶體元件的性能和工作穩(wěn)定性。4.11 諧振頻率(Fr)

諧振頻率(Fr)是指在特定條件下，晶體元件的電氣阻抗為電阻性時的兩個頻率中較低的一個頻率。根據(jù)等效電路，當(dāng)不考慮C0的作用時，F(xiàn)r主要由C1和L1決定，它近似等于所謂串聯(lián)諧振頻率(Fs)。

Fr是晶體的自然諧振頻率，它在高穩(wěn)晶振的設(shè)計中起到重要作用，主要是用來穩(wěn)定晶振工作于標(biāo)稱頻率，并確定頻率調(diào)整范圍以及設(shè)置頻率微調(diào)裝置等設(shè)計要求。

12， 負載諧振頻率(FL)

負載諧振頻率(FL)是指在特定條件下，晶體元件與一負載電容串聯(lián)或并聯(lián)時的組合阻抗呈現(xiàn)為電阻性的兩個頻率中的一個頻率。

當(dāng)負載電容與晶體元件串聯(lián)時，F(xiàn)L是兩個頻率中較低的那個頻率；當(dāng)負載電容與晶體元件并聯(lián)時，F(xiàn)L則是其中較高的那個頻率。

對于給定的負載電容值(CL)，在實際效果上，這兩個頻率是相同的。FL是晶體元件在電路中表現(xiàn)出來的實際頻率，也是廠商為滿足用戶對產(chǎn)品符合標(biāo)稱頻率要求的測試指標(biāo)參數(shù)。

13， 品質(zhì)因數(shù)(Q)

品質(zhì)因數(shù)(Q)又稱機械Q值，是諧振器性能好壞的重要參數(shù)，它與L1和C1有以下關(guān)系：

Q=wL1/R1=1/wR1C1

其中，w是角頻率，R1是諧振器的電阻，L1是諧振器的電感，C1是諧振器的電容。

根據(jù)上述關(guān)系式，當(dāng)R1越大時，Q值越低，諧振器的功率耗散越大，并且會導(dǎo)致頻率不穩(wěn)定。相反，Q值越高，頻率越穩(wěn)定。

14， 激勵電平(Level of drive)

激勵電平是衡量施加在晶體元件上的激勵條件的量度，通過耗散功率來表示。

所有晶體元件的頻率和電阻在一定程度上都會隨著激勵電平的變化而變化，這種現(xiàn)象被稱為激勵電平相關(guān)性(DLD)。

因此，訂貨規(guī)范中的激勵電平必須與晶體元件實際應(yīng)用電路中的激勵電平相一致。

由于晶體元件固有的激勵電平相關(guān)性特性，用戶在振蕩電路設(shè)計和晶體使用時，必須注意和保證不會出現(xiàn)激勵電平過低導(dǎo)致起振不良或過度激勵導(dǎo)致頻率異常的現(xiàn)象。

15， 激勵電平相關(guān)性(DLD)

激勵電平相關(guān)性(DLD)是由于壓電效應(yīng)而產(chǎn)生的，它在激勵電平強迫諧振子產(chǎn)生機械振蕩的過程中起作用。

在這個過程中，加速度功會轉(zhuǎn)化為動能和彈性能，而功耗則會轉(zhuǎn)化為熱能。石英諧振子的內(nèi)部和外部摩擦?xí)?dǎo)致功耗的轉(zhuǎn)換發(fā)生。

摩擦損耗與振動質(zhì)點的速度有關(guān)，當(dāng)振蕩不再是線性的或當(dāng)石英振子內(nèi)部或其表面以及安裝點的拉伸、應(yīng)變、位移或加速度達到臨界值時，摩擦損耗會增加，并導(dǎo)致頻率和電阻的變化。

別看晶振參數(shù)密密麻麻的有這么多，但在選型過程中，最重要的參數(shù)莫過于調(diào)整頻差，即頻率偏差。但這樣說也不準(zhǔn)確，因為頻率頻差的大小最終也是會影響晶振的中心頻率，所以晶振的中心頻率準(zhǔn)不準(zhǔn)也是很重要的。我們可以這樣理解，晶振的負載電容匹配值會決定晶振的頻差大小，頻差大小會影響晶振的中心頻率，一系列參數(shù)都是環(huán)環(huán)相扣。