石英晶体的相关知识

1. 石英晶体之所以能做振荡电路,是依靠它的压电效应,当外加交变电压时,会产生形变,而形变又会反过来产生交变电场。机械形变振幅较小,晶体振动的频率比较稳定。当外加交变电压的频率和晶体的固有频率相等时,机械振动的振幅急剧增加。其电气特性表现为电感。

2. 石英晶体的输出频率主要取决于其本身,是在晶体出厂时就确定了的,只能借助CL1,CL2微调。

3. 根据晶体的切割角度,可分为AT-cut,BT-cut等。40MHz及以下的晶体一般用AT-cut。

4. 晶体的输出频率会随着温度改变而略微改变,即ppm会上下浮动,如图:

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AT-cut的频偏会小一些。一般如果ppm的规格要求<25ppm,就需要额外加筛选程序。

5. 晶体本身输出的频率是比较纯净的,ppm也相对小,倒是后级的PLL等电路会引入其他jitter,noise等。

6. 石英晶体的等效电路为:

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L1大C1小,Q值高,L1,C1形成一串联谐振电路,R1为等效串联电阻ESR,会影响到Q值和起振特性。C0不可以太大。C1远小于C0.

7. 石英晶体在实际使用时,输出频率为:

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可见,由于C1很小,CL1和CL2影响频率f的能力有限,一般小于1000ppm。

8. 石英晶体的工作电路大致为:

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一个inverter作为负阻抗,和石英晶体形成振荡回路。右图中由MN提供互导gm,且PD讯号可以控制停振。

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9. 负阻抗需要是ESR的5倍(先进制程)or 3倍(.18um以下旧制程)以上,才能保证电路能够稳定起振。

 

 

 

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