一、什(shen)么是晶振ppm

晶(jing)(jing)振(zhen)全稱(cheng)是晶(jing)(jing)體振(zhen)蕩器(qi)，是指從一塊(kuai)石英(ying)晶(jing)(jing)體上按一定方位(wei)角切下薄片(簡稱(cheng)為(wei)晶(jing)(jing)片)，石英(ying)晶(jing)(jing)體諧振(zhen)器(qi)，簡稱(cheng)為(wei)石英(ying)晶(jing)(jing)體或(huo)晶(jing)(jing)體、晶(jing)(jing)振(zhen);而在(zai)封裝(zhuang)內(nei)部添加(jia)IC組成振(zhen)蕩電(dian)路的(de)晶(jing)(jing)體元件(jian)稱(cheng)為(wei)晶(jing)(jing)體振(zhen)蕩器(qi)。其產品一般用(yong)金屬外殼封裝(zhuang)，也(ye)有(you)用(yong)玻璃殼、陶瓷或(huo)塑料(liao)封裝(zhuang)的(de)。

電子(zi)元(yuan)件是電路設計中一個很關鍵的(de)(de)所在，電路的(de)(de)精(jing)準直(zhi)接關乎使(shi)用(yong)這(zhe)顆晶(jing)振(zhen)的(de)(de)產品的(de)(de)質量問(wen)題，但(dan)是重要(yao)的(de)(de)體現在于(yu)一個小(xiao)參數那就是晶(jing)振(zhen)的(de)(de)ppm值，即精(jing)度電容值。精(jing)度值越(yue)低(di)表(biao)明這(zhe)顆電子(zi)元(yuan)件越(yue)精(jing)度越(yue)精(jing)確，使(shi)用(yong)起(qi)來越(yue)耐(nai)用(yong)和反應(ying)出來的(de)(de)效果(guo)就越(yue)好(hao)。那么，你知道晶(jing)振(zhen)電路中的(de)(de)ppm嗎?ppm這(zhe)個小(xiao)參數，是如何(he)產生大作用(yong)的(de)(de)。

二、晶振的主要參數

晶(jing)振的主要參(can)數有(you)標稱頻率(lv)(lv)、老(lao)化率(lv)(lv)、頻率(lv)(lv)準確度(du)、頻率(lv)(lv)穩定度(du)、相位噪聲、功耗等。

1、標稱頻(pin)率：是指晶振(zhen)的標稱輸(shu)出頻(pin)率;

2、頻(pin)率(lv)準確度：是指(zhi)常溫(25度)下，所(suo)測晶振頻(pin)率(lv)相對標稱頻(pin)率(lv)的(de)差值(zhi)。這一(yi)點是不太(tai)重要的(de);

3、頻(pin)率(lv)穩(wen)定(ding)度(du)：一般是(shi)指頻(pin)率(lv)溫度(du)穩(wen)定(ding)度(du)，是(shi)指在(zai)晶振的(de)工作溫度(du)范圍內頻(pin)率(lv)隨著溫度(du)變化(hua)的(de)大小，一般用(yong)PPM或PPB來標示(shi)，1PPB=0.001PPM=1*10-9;

4、老化率：隨著(zhu)時間的推移，頻(pin)率值隨著(zhu)變(bian)化的大小;

5、相位(wei)(wei)噪聲(sheng)：信號功率(lv)(lv)與噪聲(sheng)功率(lv)(lv)的(de)比率(lv)(lv)(C/N)，是表征(zheng)頻(pin)率(lv)(lv)顫抖(dou)的(de)技(ji)術指標。一般來說雷達等(deng)設備(bei)會對相位(wei)(wei)噪聲(sheng)有特殊要求;

6、晶(jing)體還有一個重要的特性(xing)就(jiu)是“RR等效(xiao)阻(zu)抗”，晶(jing)振(zhen)長出現(xian)停振(zhen)現(xian)象。經(jing)分析均為(wei)晶(jing)片阻(zu)值(zhi)大于80歐姆(mu)。

三、晶振工作原理

若(ruo)在(zai)石英晶(jing)(jing)體的(de)兩個電(dian)(dian)(dian)極上加(jia)一電(dian)(dian)(dian)場，晶(jing)(jing)片(pian)就(jiu)會(hui)產(chan)生機械(xie)變(bian)形。反(fan)之，若(ruo)在(zai)晶(jing)(jing)片(pian)的(de)兩側(ce)施加(jia)機械(xie)壓(ya)力(li)，則(ze)在(zai)晶(jing)(jing)片(pian)相應(ying)的(de)方向上將產(chan)生電(dian)(dian)(dian)場，這種物理(li)現(xian)象稱為壓(ya)電(dian)(dian)(dian)效應(ying)。如果在(zai)晶(jing)(jing)片(pian)的(de)兩極上加(jia)交(jiao)(jiao)變(bian)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)，晶(jing)(jing)片(pian)就(jiu)會(hui)產(chan)生機械(xie)振動，同時晶(jing)(jing)片(pian)的(de)機械(xie)振動又會(hui)產(chan)生交(jiao)(jiao)變(bian)電(dian)(dian)(dian)場。

在一般(ban)情(qing)況下(xia)，晶片(pian)機械振(zhen)(zhen)動(dong)的振(zhen)(zhen)幅(fu)(fu)和交變電場(chang)的振(zhen)(zhen)幅(fu)(fu)非常微小(xiao)，但當(dang)外加(jia)交變電壓(ya)的頻(pin)率為某一特定值時，振(zhen)(zhen)幅(fu)(fu)明(ming)顯加(jia)大(da)，比其他頻(pin)率下(xia)的振(zhen)(zhen)幅(fu)(fu)大(da)得多，這種現象稱為壓(ya)電諧(xie)振(zhen)(zhen)，它與LC回路(lu)的諧(xie)振(zhen)(zhen)現象十分相似。它的諧(xie)振(zhen)(zhen)頻(pin)率與晶片(pian)的切割(ge)方式、幾(ji)何形(xing)狀、尺寸(cun)等(deng)有關。

當晶(jing)(jing)體(ti)不(bu)振動時(shi)(shi)，可(ke)把它看成一(yi)個平(ping)板電(dian)容(rong)器(qi)稱為(wei)(wei)靜電(dian)電(dian)容(rong)C，它的(de)(de)(de)大(da)小(xiao)與(yu)晶(jing)(jing)片(pian)的(de)(de)(de)幾(ji)何尺(chi)寸(cun)、電(dian)極面積有(you)關，一(yi)般約(yue)幾(ji)個皮(pi)(pi)法到幾(ji)十皮(pi)(pi)法。當晶(jing)(jing)體(ti)振蕩(dang)時(shi)(shi)，機械(xie)振動的(de)(de)(de)慣性可(ke)用電(dian)感L來(lai)等效。一(yi)般L的(de)(de)(de)值為(wei)(wei)幾(ji)十豪亨到幾(ji)百豪亨。晶(jing)(jing)片(pian)的(de)(de)(de)彈性可(ke)用電(dian)容(rong)C來(lai)等效，C的(de)(de)(de)值很小(xiao)，一(yi)般只有(you)0.0002～0.1皮(pi)(pi)法。晶(jing)(jing)片(pian)振動時(shi)(shi)因(yin)摩擦而(er)造成的(de)(de)(de)損耗用R來(lai)等效，它的(de)(de)(de)數值約(yue)為(wei)(wei)100歐。由于晶(jing)(jing)片(pian)的(de)(de)(de)等效電(dian)感很大(da)，而(er)C很小(xiao)，R也小(xiao)，因(yin)此回路的(de)(de)(de)品質因(yin)數Q很大(da)，可(ke)達(da)1000～10000。加上(shang)晶(jing)(jing)片(pian)本身的(de)(de)(de)諧(xie)振頻(pin)率基本上(shang)只與(yu)晶(jing)(jing)片(pian)的(de)(de)(de)切割方式、幾(ji)何形狀、尺(chi)寸(cun)有(you)關，而(er)且可(ke)以做(zuo)得(de)精確，因(yin)此利用石英諧(xie)振器(qi)組成的(de)(de)(de)振蕩(dang)電(dian)路可(ke)獲得(de)很高的(de)(de)(de)頻(pin)率穩定度。

計(ji)(ji)(ji)算機都有個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)計(ji)(ji)(ji)時(shi)(shi)(shi)電路，盡管一(yi)(yi)般使(shi)用“時(shi)(shi)(shi)鐘(zhong)”這個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)詞來表示(shi)這些(xie)設備(bei)，但它(ta)們實際上(shang)并(bing)不是通常意義的(de)時(shi)(shi)(shi)鐘(zhong)，把它(ta)們稱為計(ji)(ji)(ji)時(shi)(shi)(shi)器(qi)(qi)(qi)(qi)可能更恰當一(yi)(yi)點。計(ji)(ji)(ji)算機的(de)計(ji)(ji)(ji)時(shi)(shi)(shi)器(qi)(qi)(qi)(qi)通常是一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)精密加工過(guo)的(de)石(shi)英晶體，石(shi)英晶體在其(qi)張(zhang)力(li)(li)限度內以一(yi)(yi)定(ding)的(de)頻率(lv)振(zhen)蕩，這種(zhong)頻率(lv)取(qu)決于晶體本身如何(he)切割及其(qi)受到張(zhang)力(li)(li)的(de)大小。有兩個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)寄(ji)(ji)存器(qi)(qi)(qi)(qi)與每個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)石(shi)英晶體相關聯，一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)計(ji)(ji)(ji)數器(qi)(qi)(qi)(qi)和一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)保持寄(ji)(ji)存器(qi)(qi)(qi)(qi)。石(shi)英晶體的(de)每次(ci)振(zhen)蕩使(shi)計(ji)(ji)(ji)數器(qi)(qi)(qi)(qi)減1。當計(ji)(ji)(ji)數器(qi)(qi)(qi)(qi)減為0時(shi)(shi)(shi)，產生一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)中斷(duan)，計(ji)(ji)(ji)數器(qi)(qi)(qi)(qi)從保持寄(ji)(ji)存器(qi)(qi)(qi)(qi)中重新裝(zhuang)入初始值。這種(zhong)方法使(shi)得對一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)計(ji)(ji)(ji)時(shi)(shi)(shi)器(qi)(qi)(qi)(qi)進行編程，令其(qi)每秒產生60次(ci)中斷(duan)(或者以任何(he)其(qi)它(ta)希望的(de)頻率(lv)產生中斷(duan))成(cheng)為可能。每次(ci)中斷(duan)稱為一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)時(shi)(shi)(shi)鐘(zhong)嘀嗒。

晶(jing)(jing)(jing)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)在(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)氣上(shang)可以等(deng)(deng)效成一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)和一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻并(bing)(bing)(bing)聯再(zai)串聯一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)二端(duan)網絡(luo)，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)工學上(shang)這個(ge)網絡(luo)有(you)兩(liang)個(ge)諧(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)點，以頻率(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高低(di)分(fen)其(qi)中較低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻率(lv)(lv)為(wei)(wei)串聯諧(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)，較高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻率(lv)(lv)為(wei)(wei)并(bing)(bing)(bing)聯諧(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)。由于(yu)晶(jing)(jing)(jing)體自身的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特性致使這兩(liang)個(ge)頻率(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)距離(li)相當的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)接近，在(zai)這個(ge)極(ji)窄(zhai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻率(lv)(lv)范圍內，晶(jing)(jing)(jing)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)等(deng)(deng)效為(wei)(wei)一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)感(gan)，所以只要晶(jing)(jing)(jing)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩(liang)端(duan)并(bing)(bing)(bing)聯上(shang)合(he)適(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)它就(jiu)(jiu)(jiu)會(hui)組成并(bing)(bing)(bing)聯諧(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)。這個(ge)并(bing)(bing)(bing)聯諧(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)加(jia)到(dao)一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)負反饋電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)中就(jiu)(jiu)(jiu)可以構成正弦波振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)蕩電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)，由于(yu)晶(jing)(jing)(jing)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)等(deng)(deng)效為(wei)(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)感(gan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻率(lv)(lv)范圍很(hen)窄(zhai)，所以即(ji)使其(qi)他元(yuan)件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)參(can)數變化很(hen)大(da)，這個(ge)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)蕩器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻率(lv)(lv)也不會(hui)有(you)很(hen)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化。晶(jing)(jing)(jing)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)有(you)一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)重要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)參(can)數，那就(jiu)(jiu)(jiu)是(shi)負載(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)值(zhi)，選(xuan)擇與負載(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)值(zhi)相等(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)并(bing)(bing)(bing)聯電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)，就(jiu)(jiu)(jiu)可以得(de)到(dao)晶(jing)(jing)(jing)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)標稱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)諧(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)頻率(lv)(lv)。一(yi)(yi)(yi)(yi)般(ban)(ban)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)蕩電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)都是(shi)在(zai)一(yi)(yi)(yi)(yi)個(ge)反相放大(da)器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩(liang)端(duan)接入(ru)(ru)晶(jing)(jing)(jing)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)，再(zai)有(you)兩(liang)個(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)分(fen)別接到(dao)晶(jing)(jing)(jing)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩(liang)端(duan)，每個(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)另(ling)一(yi)(yi)(yi)(yi)端(duan)再(zai)接到(dao)地(di)，這兩(liang)個(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)串聯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)容(rong)(rong)(rong)(rong)量(liang)值(zhi)就(jiu)(jiu)(jiu)應(ying)該等(deng)(deng)于(yu)負載(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)，請注意(yi)一(yi)(yi)(yi)(yi)般(ban)(ban)IC的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)引腳(jiao)都有(you)等(deng)(deng)效輸入(ru)(ru)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)，這個(ge)不能(neng)忽(hu)略。一(yi)(yi)(yi)(yi)般(ban)(ban)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)負載(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)為(wei)(wei)15皮(pi)或12.5皮(pi)，如果再(zai)考慮元(yuan)件引腳(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)等(deng)(deng)效輸入(ru)(ru)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)，則兩(liang)個(ge)22皮(pi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)構成晶(jing)(jing)(jing)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)蕩電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)就(jiu)(jiu)(jiu)是(shi)比較好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)選(xuan)擇。

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