AT切割石英晶振的应用注意事项

随着使用石英晶振频率元件的需求量逐渐增长以及所涉及的广泛领域,越来越多注重产品的质量.增长了制造商的数量.该篇文章要介绍的则是来自美国的ECLIPTEK晶振集团,成立于1987年,是频率控制市场公认的市场佼佼者者,质量高的产品和领先的技术使其能够为客户提供优质的晶振和石英晶体振荡器产品等,该篇文章主要介绍关于AT切割石英晶振,应该注意的哪些事项.

寄生模式通常被称为"不想要的响应",在切割石英晶体谐振器的体声波中,寄生模式是不想要的工作模式.这些不需要的模式是由频率通常高于所需或"想要的"工作频率500ppm至3000ppm的不和谐振荡模式引起的.

杂散模式的图示示例如下图1所示.请注意,晶体可以呈现一个或多个寄生模式,这些寄生模式位于主模式的奇次谐波附近.杂散模式对于每个石英晶体设计都是独一无二的.

图1:杂散模式

在石英晶体谐振器中,寄生模式的电阻可以大于主模式电阻,也可以等于或小于主模式电阻,这取决于晶体谐振器的设计和加工.晶体设计师可以对杂散数量,杂散位置和杂散模式电阻值进行可测量的控制.

对于基模晶体,通过能量捕获和其他设计技术可以轻松降低寄生模.然而,对于泛音模式晶体,消除或降低杂散响应更具挑战性.对于晶体设计者来说,晶体电阻,运动电容和寄生电阻之间往往存在设计权衡.随着模式的增加或谐振频率的增加,杂散模式的抑制或消除变得更加复杂.

测量晶体电阻和寄生模式

利用国际电工委员会第444号标准中规定的晶振传输测试系统.这些系统使用频率合成器和矢量电压表测量晶体谐振频率和器件的运动参数.它们测量关键电阻和杂散模式参数,如RR,SPUR,SPRR和SPFR.这些定义如下:

RR:定位主模式的串联谐振频率,并测量特定驱动电平下的串联谐振电阻(ESR),单位为欧姆.

杂散:定位最大杂散谐振频率,并测量杂散电阻(在指定频率范围内).测量值可以欧姆或分贝(相对于主模式)输出.

最小电阻寄生模式与主模式电阻之比(在规定的频率范围内).测量输出是比率(无单位)

最小电阻杂散的频率.测量输出以赫兹或ppm为单位(相对于主模式).

指定晶体电阻和寄生模式

主模式贴片晶振电阻通常指定为最大值,单位为欧姆.高RR值是振荡器电路中无启动或间歇启动条件的主要原因之一.对于杂散模式的规格,设计师有多种选择.

首先,指定寄生电阻的大小.SPUR项被指定为最小电阻,单位为欧姆.请注意,本规范是作为最低规范列出的.目标是使杂散的欧姆值尽可能大,从而防止杂散频率上的振荡.

其次,指定寄生电阻与主模式电阻的比值.杂散项用于定义主模式电阻和杂散模式电阻之间的dB关系.杂散(分贝)是

在下面的等式1中定义.

相对于主模式,另一种不太常见的指定寄生模式的方法是使用SPRR参数.通常,SPRR比率被指定为最小值.请再次注意,该规范是作为最低规范列出的.目标是使杂散的欧姆值尽可能大,从而防止杂散频率上的振荡.SPRR(分贝)由下面的公式2定义.

在采用寄生模式晶体的石英晶体振荡器中,振荡可能发生在寄生频率.工作频率取决于振荡器电路设计和石英晶体设计.例如,如果振荡器电路满足寄生频率下振荡的相位和增益条件,振荡可能在寄生模式下发生.通常,振荡器电路的有限通带不能被设计成仅将振荡隔离到主操作模式.因此,寄生模式振荡的负担通常由晶体设计者承担,以最小化晶体寄生响应.