一、石英晶体频率元器件按照工作原理可以分为两大类型石英晶体谐振器无源晶振 和 石英晶体振荡器有源晶振石英晶体谐振器作为被动元器件实际使用时需要设计外部负载电容线路以保证谐振器产品可以正常稳定工作石英晶体振荡器内置IC芯片集成了原谐振器的外部线路只需要提供额定的电压就可以得到稳定的输出频率。二、石英晶体结构石英晶体谐振器和振荡器的结构 。谐振器 或 振荡器产品主要组成是由 陶瓷基座、二氧化硅水晶片、有机硅树脂导电胶、金属上盖组成振荡器在谐振器产品基础上增加了内置IC芯片通过金线键合方式将IC芯片与陶瓷基座连接热敏晶体和音叉晶体结构 四、石英晶体震荡器 主要参数 - IC 的选型振荡器IC选型 石英晶体振荡器波形 五、TSX工作原理在普通无源贴片晶振的基础上增加了一颗热敏电阻当晶体外部温度发生变化热敏电阻充当温度传感器作用根据热敏电阻特性随着温度发生变化热敏电阻自身阻抗值同时产生变化外部搭配的线路IC根据热敏电阻阻值的变动值驱动可变电容同步调整电容值形成在特定的温度下电容值会有指定的变化量规律。由于晶体TS电性能的频率牵引力影响在电容值变化后频率也会发生固定的变化从而形成了温度补偿效果使晶体的温度曲线三次曲线形成一条直线从而达到不同温度范围内FL补偿的效果。热敏晶体和温补振荡器工作原理图解六、XTAL 、TSX、TCXO的区别XTAL普通无源谐振器随外部温度变化晶体输出频率会产生较大变化应用最广泛TSX只是在普通无源贴片晶体的基础上增加了一颗热敏电阻所以热敏晶体需要搭配外部具有调整温度频偏功能的IC才能达到在不同温度下的频率调整。给晶体补偿的写入软件也需要客户端自己完成。TCXO内部由石英晶体和集成IC芯片组成IC芯片内部集成了热敏电阻可变电容等元器件。整个温度补偿的过程可在出厂前由晶体厂家写入完成客户拿到晶体后可直接使用无需外部线路搭配。七、、石英晶体最大激励功率1. 什么是激励功率晶片的材质是二氧化硅具有[ 压电效应 ] 外部电路给晶振施加激励功率受振荡电场的作用晶片产生振动并和线路本身的振荡形成谐振加载到晶片端 使 晶片 发生 [ 压电效应 ]的功率 就是 晶振的 激励功率2. 激励功率过大有什么问题晶片自身有多种振动模式类如 表面振动、弯曲振动、厚度振动 等MHz的产品 利用的是 厚度振动模式AT如果激励功率过大就会触发晶片的其他振动模式各种振动模式之间同时触发互相干扰就会导致晶振停振。3. 最高激励功率是什么决定的晶体激励功率受 晶片尺寸晶片频点加工工艺 等因素影响相同频点晶片尺寸越大可以承受的激励功率则越大相同尺寸频率点越高可以承受的激励功率则越大。九、(石英晶体温度曲线和温度频差 )以SMD AT切割为例由于切割角度影响产品在受热初期频率下降当受热温度达到70度左右时出现拐点频率转变为上升随着温度越高频率上升幅度越大 产品在低温下初期频率上升在-20度后频率开始下降温度越低下降幅度越大。十、(晶体温度曲线和温度频差 )十一、石英晶体年老化率1. 什么是晶体的老化 晶体年老化特性是指晶体在封装后随着内应力释放以及晶片表面镀层氧化过程 导致的频率变化过程。2. 老化如何进行控制 老化是否会一直持续导致产品频率超差 首先为了防止晶片表面镀层持续氧化晶体在封焊时是在高真空环境下进行封焊后产品内部处于真空状态其次晶体在生产过程中会通过高温放置的工艺加速产品应力释放和镀层氧化过程提前进入最终稳定状态最后针对年老化有更高要求的产品通过改变镀膜材质加强老化工艺等方法提升产品老化能力根据晶体老化特性频率进入稳定后不再发生变化因此晶体理论上没有使用寿命。 编辑总结石英晶体使用注意事项1、石英晶体 谐振器设计初期需要进行晶体匹配测试确认外部线路设计合理性避免因匹配误差 造成 批量异常。2.晶体选型时 请参考晶体规格书中工作温度范围及频差当温度超出规格书范围时会造成严重频率变化。3、晶体内部导电胶内部含有树脂成分在使用过程中需要避免反复使用热风枪焊接以免导电胶受高热后发生变质。4、晶体的抗物理冲击是依靠导电胶自身的强度来进行支撑如果客户端使用环境对物理冲击有特殊要求比如PCBA超声波焊接等需提前告知以便进行特殊设计。5、谐振器 功能脚为 1# 3# pin, 使用过程中 没有方向区分要求正贴反贴 对产品电性能可靠性 没有影响。6、晶体基座材质为陶瓷运输储存使用过程中 需要避免晶体受到剧烈的 碰撞跌落挤压弯曲 以免陶瓷基座受力开裂。7、有源振荡器脚位有功能区分手动焊接时 需要区分产品方向。如果出现贴反并通电工作该产品需要废弃处理。8、有源振荡器 产品内部集成了IC 运输储存使用过程中 需要做防静电保护处理。Rose13417386540