ACT艾西迪SY00003GIHD‐PF晶体术语的A到Z技术论文

ACT艾西迪SY00003GIHD‐PF晶体术语的A到Z技术论文
使用晶体时常用关键字的定义
老化
石英晶体老化适用于频率随时间的累积变化，这导致晶体单元工作频率的永久变化。在运行的前45天，石英晶振频率的变化速度最快。老化涉及许多相关因素，一些最常见的因素是:内部污染、过度驱动水平、晶体表面变化、各种热效应、金属丝疲劳和摩擦磨损。结合低工作环境、最小驱动电平和静态预老化的适当电路设计将大大减少除最严重老化问题以外的所有问题。
石英晶体老化速率的主要因素是封装方法，因为ACT晶振晶体外壳的密封会在晶体环境中留下污染物和氧气。就晶体而言，封装通孔晶体的两种最常见方法是电阻焊接和冷焊。典型的老化率如下:

Method of sealing	Resistance weld (HC49/U)	Aging per annum (1st Year)	5ppm Typ.
Method of sealing	Cold weld (HC43/U)	Aging per annum (1st Year)	2ppm Typ.

SMD晶体的典型老化速率如下:

Type of crystal Seal / Package	Aging per annum (1st Year)
Plastic eg. ACT86SMX	±5ppm Max.
Metal Seam Weld eg. ACT753	<3ppm Max.
Glass Seal Ceramic eg. ACT632	±5ppm Max.

波特率
数据传输的速度(一秒钟可以传输多少数据)
晶体振荡器
晶体振荡器是一种电子振荡器电路，它利用压电材料振动晶体的机械谐振来产生频率非常精确的电信号。该频率通常用于记录时间(如石英手表)，为数字集成电路提供稳定的时钟信号，并稳定无线电发射机和接收机的频率。最常用的压电谐振器是石英晶体，因此围绕它们设计的振荡器电路被称为“晶体振荡器”。
石英晶体的制造频率从几十千赫到几十兆赫。每年生产超过20亿颗水晶。大多数都是小型消费电子产品，如手表、钟表、收音机、电脑和手机。石英晶体也存在于测试和测量设备中，如计数器、信号发生器和示波器。
分频频率
内部IC分频的输出频率。
驱动电平
驱动电平是工作电路在晶体中消耗的功率电平。额定或测试驱动电平是晶体被指定的功率，与额定电平的任何偏差都会影响晶体性能:因此，实际驱动电平应该合理地复制指定电平。AT切割晶体可以承受相当大的过载而不会造成物理损坏:但是，在过载情况下，电参数会下降。如果过度驱动，低频晶体(尤其是弯曲模式晶体)可能会断裂。基模晶体的驱动电平额定值在1–30 MHz范围内从100kHz以下的5 W到大约10mW。通常在30 MHz以上使用的泛音晶体的额定功率通常为1–2mw

GENERAL TABLE OF MAXIMUM DRIVE LEVELS
Frequency range	Mode	Drive level
Up to 100 kHz	Flexural	5µW
1 – 4 MHz	Fundamental	1µW
4 – 20 MHz	Fundamental	0.5µW
20 – 200 MHz	Overtone	0.5µW

等效串联电容(C1)
在串联谐振频率下，晶体谐振器(等效)内部电荷电容分量的能量失真。
等效串联电阻(ESR)
从晶体的等效电路可以看出，有一个参数R，它被定义为动生电阻。
该值与晶体的Q因子和活性有直接关系。活性也可以称为ESR或等效串联电阻。ESR值越低，石英晶体振荡器电路中的振荡幅度就越高。ESR的实际值在一定程度上取决于所用晶体的负载能力，可以通过以下公式计算:
ESR = R1 ( 1 + Co / CL ) W
设计晶体振荡器时，考虑ESR值非常重要，因为ESR值高的晶体比ESR值低的晶体更不容易开始振荡。
频率
每秒的波(周期)数。频率和周期之间的关系是:
频率= 1 / T(秒。)
1 MHz = 1毫秒，1 MHz = 1秒，1 MHz = 1纳秒
频率容差精度(f / f)
在环境温度为25°C的规定条件下，实际(测量)频率与标称频率之间的差异。
频率稳定度
在标准温度和工作电压范围内，输出频率的漂移。输出频率漂移包括频率温度特性和频率电压特性对环境温度的响应。
以25°C时的频率为参考，频率随环境温度的变化。
频率电压特性
以工作电压范围内中心电压处的输出频率为基准，输出频率对电压的变化。这种变化的原因是晶体变形的变化，以及安装在振荡器和RTC中的IC的IC内部常数的变化。集成电路的影响更大。
基本形式
第一谐波晶体振动状态。AT谐振器频率由石英晶体的AT谐振器厚度决定，但即使厚度相同，第三泛音也大约为。基频的3倍。对于音叉型共鸣器，二次泛音大约是基波的六倍。
赫兹
赫兹相当于每秒的周期数，以海因里希·赫兹命名。
赫兹(符号:Hz)是频率的国际单位制单位，定义为周期现象每秒的周期数。它最常见的用途之一是描述正弦波，尤其是在无线电和音频应用中使用的正弦波。
在英语中，赫兹既用作单数也用作复数。作为国际单位制单位，赫兹可以加前缀；常用的倍数有kHz(千赫，103 Hz)、MHz(兆赫，106 Hz)、GHz(千兆赫，109 Hz)和THz(太赫兹，1012 Hz)。一赫兹仅仅意味着“每秒一个周期”(通常被计数的是一个完整的周期)；100 Hz表示“每秒一百个周期”，以此类推。

SI multiples for hertz (Hz)
Submultiples			Multiples
Value	Symbol	Name	Value	Symbol	Name
10-1Hz	dHz	decihertz	101Hz	daHz	decahertz
10-2Hz	cHz	centihertz	102Hz	hHz	hectohertz
10-3Hz	mHz	millihertz	103Hz	kHz	kilohertz
10-6Hz	µHz	microhertz	106Hz	MHz	megahertz
10-9Hz	nHz	nanohertz	109Hz	GHz	gigahertz
10-12Hz	pHz	picohertz	1012Hz	THz	terahertz
10-15Hz	fHz	femtohertz	1015Hz	PHz	petahertz
10-18Hz	aHz	attohertz	1018Hz	EHz	exahertz
10-21Hz	zHz	zeptohertz	1021Hz	ZHz	zettahertz
10-24Hz	yHz	yoctohertz	1024Hz	YHz	yottahertz
Note: Common prefixed units are in bold face

绝缘电阻(IR)
引线之间或引线与外壳封装(导电封装)之间的电阻。
振动
抖动是指高频数字信号中脉冲某些方面的偏差或位移。偏差可以是信号脉冲的幅度、相位定时或宽度。另一个定义是“信号从其理想位置的周期频率位移。”抖动的原因包括电磁干扰(EMI)和与其他信号的串扰。抖动会导致显示监视器闪烁；影响个人计算机中处理器按预期执行的能力；在音频信号中引入咔哒声或其他不期望的影响，以及网络设备之间传输数据的丢失。允许的抖动量在很大程度上取决于应用。
抖动是电子和电信中周期信号的时间变化，通常与参考时钟源有关。抖动可以在连续脉冲的频率、信号幅度或周期信号的相位等特征中观察到。抖动是几乎所有通信链路(如USB、PCI-e、SATA、OC-48)设计中的一个重要因素，通常也是一个不良因素。
抖动可以用与所有时变信号相同的术语来量化，例如均方根或峰峰值位移。与其他时变信号一样，抖动可以用频谱密度(频率含量)来表示。
抖动周期是信号特性随时间有规律变化的两次最大效应(或最小效应)之间的间隔。抖动频率，更普遍引用的数字，是它的倒数。
负载电容(CL)
从晶振引脚看振荡电路的有效电容(串联等效电荷电容)。当石英晶体振荡器连接到振荡电路时，该电容被确定为一个条件，并将确定输出频率。负载电容近似值:

CL = CG X CD / ( CG + CD ) + CS

(CS =杂散电容)

最大驱动水平(GL)
驱动级别的额定值。超过该水平的电流或功率输入可能会导致特性退化或破坏。
最大电源电压(V直接伤害–GND)
电源引脚功率输入的最大额定值。超过该值的输入可能导致特性退化或破坏。
标称频率(f)
晶体谐振器频率的标称值。
OCXO
恒温晶体振荡器，OCXO晶振具有附加电路和封装的振荡器，以保持环境恒定，从而保持振荡器工作的温度范围恒定。
工作温度范围(Tsol)
符合规格特性的温度范围。
工作电压(VDD)
电压输入至V直接伤害将支持具有规格特征的连续操作的引脚。
原点频率
振荡系统中振荡器的振荡源频率。
振荡电路
振荡晶体谐振器所需的电路。电路因谐振器类型和频率而异。
振荡开始时间(Tosc)
从通电到波形稳定的时间。然而，电压上升时间取决于电源，因此时间从一组特定的初始条件开始测量。
振荡器
带有附加电路的晶体，将晶体输出形成方波。

输出使能

输出切换到高阻抗，有线或连接可用于选择多个输出(频率)。OE引脚–低电平。输出为高阻抗=禁用。振荡没有停止，因此禁用清除后的时钟与OE不同步(时钟是连续的)。
输出下降时间(tTHL)
输出波形从高电压(高电平)变为低电压(低电平)所需的时间。也称为波形下降时间。
输出频率(fo)
振荡器电路或晶体振荡器系统的输出频率。
输出负载条件
可以连接到振荡器的负载的类型和数量(功率)。
TTL-1的计算公式为：
IOH=-40µA, IOL=1.6mA
For LS TTL-1 as:
IOH=-40µA, IOL=0.4mA
For CMOS-1=5pF
IOH=0, IOL=0
但是在转换中峰值电流是0.3mA
输出上升时间(tTHL)
输出波形从低电压(低电平)变为高电压(高电平)所需的时间。也称为波形上升时间。TTL通常在0.4V至2.4V之间，CMOS通常在10%至90%之间。
泛音晶体
由于AT切割石英毛坯的物理特性和几何形状，贴片石英晶体可以以多种频率振动。最低频率称为基频，最高可达约45 Mhz。通过在奇数泛音、3次、5次、7次、9次和11次等频率下操作晶体，可以获得更高的频率(超过300 MHz)。并且调谐电路，使得晶体以其设计的泛音频率振荡。
泛音晶体经过特殊处理，具有平面平行度和表面光洁度，以增强其在所需泛音频率下的性能。泛音频率比基波的等效谐波倍数高大约25 kHz。
可拉性
晶振的可拉性指的是工作在并行模式下的贴片晶振，衡量频率变化与负载电容的关系。对于希望通过切换负载电容的不同值来实现单个晶体的多种工作频率的电路设计者来说，可拉性非常重要。
石英
石英是地球大陆地壳中第二丰富的矿物，仅次于长石。它由SiO4硅氧四面体的连续框架组成，每个氧在两个四面体之间共享，给出总分子式SiO2。
合成和人工处理:并非所有种类的石英都是天然存在的。由于天然石英经常形成孪晶，工业上使用的大部分石英都是合成的。通过水热法在高压釜中生产出大的、无瑕疵的和未缠绕的晶体。虽然这些通常仍被称为石英，但这种材料的正确术语是二氧化硅。
品质因数
在物理学和工程学中，品质因数或Q因数是描述振荡器或谐振器欠阻尼程度的无量纲参数，或者等效地，表征谐振器相对于其中心频率的带宽。较高的Q表示相对于振荡器存储的能量，能量损失率较低；振荡消失得更慢。悬挂在优质轴承上的钟摆，在空气中振荡，Q值高，浸在油中的钟摆Q值低。品质因数高的石英晶体振荡器阻尼低，因此响铃时间更长。
振荡器的品质因数因系统而异。阻尼很重要的系统(如防止门突然关闭的阻尼器)的Q = 12。时钟、激光器和其他需要强谐振或高频率稳定性的谐振系统需要高品质因数。音叉的品质因数在Q = 1000左右。原子钟和一些高Q激光器的品质因数可高达1011甚至更高。
推荐的驱动水平
最佳振荡特性的激励水平。
并联电容
晶体振荡器中两个电极之间的电荷电容。
焊接条件
安装时可以保证的焊接条件。超过这些限制的温度或时间可能导致特性退化或破坏。
备用(ST)
停止晶体谐振器振荡和分频的功能。削减振荡器电路和分频级消耗的电流。
ST引脚–高电平或开路:指定频率输出。
ST引脚–低:输出为高电平，时钟停止。
由于振荡停止，在时钟输出稳定之前，有最大10mS(0.3 ms TEP)的延迟。如果ST也降至低电平，输出为高阻抗，但由于同样的原因重新启动功能后，输出也不稳定。
储存温度(Tstg)
放电状态的最大绝对额定值(无电压、电流或功率输入)。暴露在超过这一水平的温度下可能会导致特性退化或破坏。为确保精度，尽可能储存在室温下。
TCXO振荡器
温度补偿晶体振荡器。带有附加电路的振荡器，集成了一个反馈环路，其中温度的变化反映在电压的变化上，电压的变化反过来会改变频率以补偿温度变化。
VCXO晶振

压控晶体振荡器。带有附加电路的振荡器，允许通过改变外部电压来改变频率。

ACT series	Key features	Temperature stability (ppm)	Max. operating temperature range (℃)	Output	Supply voltage (V)
92016S	2.0 x 1.6	4.000 - 54.000	±25	-40 to +85	HCMOS
925LP	2.5 x 2.0	20.000 - 50.000	±25	-40 to +85	HCMOS
92520S	2.5 x 2.0	1.000 - 150.000	±25	-40 to +85	HCMOS
932LP	3.2 x 2.5	20.000 - 50.000	±25	-40 to +85	HCMOS
93225S	3.2 x 2.5	1.000 - 160.000	±25	-40 to +85	HCMOS
90H32	3.2 x 2.5	0.010 - 0.100	±25	-40 to +85	HCMOS
93225S	3.2 x 2.5	1.000 - 160.000	±25	-40 to +85	HCMOS
9214LPJ	3.2 x 2.5	13.500 - 200.000	±25	-40 to +85	LVPECL, LVDS, HCSL
950LP	5.0 x 3.2	20.000 - 50.000	±25	-40 to +85	HCMOS
90H53	5.0 x 3.2	0.010- 0.100	±25	-40 to +85	HCMOS
95032S	5.0 x 3.2	1.000 - 160.000	±25	-40 to +85	HCMOS
9213LPJ	5.0 x 3.2	13.500 - 200.000	±25	-40 to +85	LVPECL, LVDS, HCSL
9300SSC	5.0 x 3.2	6.000 - 160.000	±25	-40 to +85	HCMOS
970LP	7.0 x 5.0	20.000 - 50.000	±25	-40 to +85	HCMOS
90H57	7.0 x 5.0	0.010 - 0.100	±25	-40 to +85	HCMOS
97050S	7.0 x 5.0	1.000 - 160.000	±25	-40 to +85	HCMOS
9212LPJ	7.0 x 5.0	13.500 - 200.000	±25	-40 to +85	LVPECL, LVDS, HCSL
9200SSC	7.0 x 5.0	3.500 - 160.000	±25	-40 to +85	HCMOS
1100	DIL 14	0.250 - 60.000	±25	-40 to +85	HCMOS
1700	DIL 8	0.250 - 60.000	±25	-40 to +85	HCMOS