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石英晶体的术语

来源：技术部发布时间：2013/3/20 11:48:43

其中：
    ■动态电感motional inductance (L1): 等效电路中动态（或串联）臂的电感。
    ■动态电容motional capacitance (C1): 等效电路中动态（或串联）臂的电容。
    ■动态电阻motional resistance (R1）：等效电路中动态（或串联）臂的电阻。
    ■静态电容Shunt capacitance(C0): 等效电路中与动态（或串联）臂并联的电容。
另外还有如下术语比较重要：
  ■负载电容load capacitance (CL):在振荡电路中（如右下图所示），从晶体两端向外看，所有等效电容的总和。
          负载电容CL是组成振荡电路时的必要条件。其计算方式见左下图。

    ■串联谐振频率series resonance frequency (Fs）：在规定条件下，晶体元件电气阻抗呈电阻性的两个频率中较低的

                   一个频率，表示为：

    ■并联谐振频率parallel resonance frequency (Fp)：在规定条件下，晶体元件电气阻抗呈电阻性的两个频率中较高
                                    的一个频率，表示为：

■负载谐振频率load resonance frequency (FL): 在规定条件下，晶体元件与负载电容串联或并联，其组合电气阻抗呈

                                    电阻性的两个频率中的一个频率。负载电容串联时，负载频率为两个频率中较低的，而在负载电容并联
              时，负载频率则是其中较高的；对某一给定的负载电容值（CL），就实际效果而言，这些频率是
              这些频率是相同的，并表示为：

即：

■等效谐振电阻Equivalent series resistance (ESR)(RS):晶体元件在谐振频率FS的电阻。
■负载谐振电阻load resonance resistance RL：晶体元件与规定外部电容相串联，在负载谐振频率FL时的电阻。

■振动模式：
          基频FUNDAMENTAL MODE：振动模式为设计工作在给定振动模式的最低阶次的振动模式。
          泛音 OVERTONE MODE：振动模式为设计工作在比基频模式高的模式。如：三泛音、五泛音、七泛音、
                              九泛音等等，而九泛音是不会出现在实际应用中的。
           其等效电路图如下：

■品质因素quality factor（Q）: 这里是指晶体动态臂的品质因素。

■牵引能力PULL ABILITY(Ts)：晶体输出频率与外部电容CL变化的关系。

■电容比率capacitance ratio(r): 静电容与动态电容的比值。

■寄生响应SPURIOUS：所有石英谐振器均有寄生(在主频率之外的不期望出现的)振荡响应。他们在等效电路图中表现为附加的以R1、L1、C1形成的回应回路。
寄生响应的阻抗RNW与主谐振波的阻抗Rr的比例通常以衰减常数dB来表示，并被定义为寄生衰减：

aNW=-20*lg (RNW/Rr)

对于振荡用的晶体，3至6dB是完全足够的．对于滤波用的晶体，通常的要求是超过40dB．这一规格要求只有通过特殊设计工艺并使用数值非常小的动态电容方能达到。
可达到的衰减随着频率的上升和泛音次数的增加而减小。通常的平面石英晶片谐振器比平凸或双面凸晶片谐振器的寄生衰减要良好．在确定寄生响应参数时，应同时确定一个可接受的寄生衰减水平以及寄生频率与主振频率的相对关系．
在AT切型中，对于平面晶片而言，"不和谐的响应"只存在于主响应的+40至+150KHZ之间，对于平凸或双面凸的晶片，寄生则在+200至+400KHZ之间。

在以上的测量方法中，寄生响应衰减至20至30dB时是可以测量的，对于再高一些的衰减，C0的补偿是必需的。

    ■晶体激励功率DL：激励功率的大小直接影响石英谐振器的性能，所以电路设计者一定要严格控制石英谐振器在规定的激励功率下工作，以便充分发挥石英谐振器的特性。激励功率一般以微瓦为单位（micro Watt），近几年石英晶体生产技术大幅提升加上产品小型化与低功耗需求的提升，已不需要提供过高的驱动功率。功率偏小对于长期稳定有利，功率稍大对于短期温度有利。
    激励功率太大:晶片振动强，振动区域温度升高，晶片内产生温度梯度，会使频率稳定度降低；功率过大时由于机械形变超过弹性限度而引起永久性的晶格位移，使频率产生永久性的变化，甚至有时会把晶片振坏；功率过大会使等效电阻增加(一般阻抗10~100Ω)，电极与接触材料的接口恶化，Q值下降，电阻温度特性和频率温度特性变得不规则；激励功率过大容易激起寄生振荡，同时还会使老化变大。
     激励功率太低:会使信号杂音比变小而影响短期稳定度，谐振器不易起振，影响工作的稳定和可靠性，所以使用者应根据不同的要求严格控制激励功率；更不能为了增大输出而随意提高激励功率。

石英振荡器的机械振动的振幅会随着电流的振幅成正比例地上升．功率与响应阻抗的关系为Pc=l2qR1，高激励功率会导致共振的破坏或蒸镀电极的蒸发，最高允许的功率不应超过lOmV．
由于L1和C1电抗性的功率振荡，存在Qc=QxPc．若Pc=1mV Q=100.000，Qc则相当于IOOW．由于低的Pc功率会导致振荡幅度的超过，最终导致晶体的频率上移．
随着晶体泛音次数的增加，对于激励功率的依赖性更加显著．上图显示了典型的结果，但是精确的预期结果还是要受到包括晶体设计和加工，机械性芯片参数，电极大小，点胶情况等的影响．
可以看出，激励功率必须被谨慎地确定，以使晶体在生产中和使用中保持良好的关系．
当今，一个半导体振荡回路的激励功率一股为0。1mV故在生产晶体时也一股按0.1mV进行．
一个质量良好的晶体可以容易地起振，其频率在自lnW逐步增加时均能保持稳定．现在，晶体两端的功率很低的半导体回路也可以在很低的功率的情况下工作良好．
上图显示了一个对激励功率有或无依赖性的晶体的工作曲线的比较．
晶体存在蒸镀电极不良，芯片表面洁净度不足，都会存在如图所示的在低功率时出现高阻抗的情况，这一影响称为激励功率依赖。(DLD)．通常生产中测试DLD是用1～lOmV测试后再用lmV测试，发生的阻抗变化可作为测试的标准．很显然，在增加测试内容会相当大的提高晶体生产的成本．
利用适当的测试仪器可以很快地进行DLD极限值的测定，但是只能进行合格/不合格的测试．IEC草案248覆盖了根据(DIV)IEC444-6制定的激励功率的依赖性的测量方法．
提供具有充分的回馈和良好脉冲的最优化的振荡回路，可以极大的消除振荡的内部问题．

■年老化率Aging(Fa):频率随时间变化的变化量。