一(yi)、什么是晶振ppm

晶(jing)振全稱(cheng)是(shi)晶(jing)體(ti)振蕩(dang)(dang)器(qi)(qi)，是(shi)指(zhi)從一(yi)塊石(shi)英晶(jing)體(ti)上按一(yi)定方(fang)位(wei)角(jiao)切下薄片(簡稱(cheng)為(wei)晶(jing)片)，石(shi)英晶(jing)體(ti)諧振器(qi)(qi)，簡稱(cheng)為(wei)石(shi)英晶(jing)體(ti)或晶(jing)體(ti)、晶(jing)振;而在封(feng)裝(zhuang)內部添(tian)加IC組成振蕩(dang)(dang)電(dian)路(lu)的晶(jing)體(ti)元件稱(cheng)為(wei)晶(jing)體(ti)振蕩(dang)(dang)器(qi)(qi)。其(qi)產品一(yi)般用(yong)金屬外殼(ke)封(feng)裝(zhuang)，也有用(yong)玻璃(li)殼(ke)、陶瓷或塑(su)料封(feng)裝(zhuang)的。

電子元件是(shi)電路設計中(zhong)一個(ge)很關鍵的(de)(de)(de)所在，電路的(de)(de)(de)精準直(zhi)接關乎使用這(zhe)(zhe)顆晶(jing)振(zhen)的(de)(de)(de)產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)質量問題，但是(shi)重要(yao)的(de)(de)(de)體現在于一個(ge)小參(can)數(shu)那就是(shi)晶(jing)振(zhen)的(de)(de)(de)ppm值，即精度(du)電容(rong)值。精度(du)值越(yue)(yue)低表明這(zhe)(zhe)顆電子元件越(yue)(yue)精度(du)越(yue)(yue)精確，使用起來(lai)越(yue)(yue)耐用和反應出(chu)來(lai)的(de)(de)(de)效果(guo)就越(yue)(yue)好(hao)。那么，你知道晶(jing)振(zhen)電路中(zhong)的(de)(de)(de)ppm嗎?ppm這(zhe)(zhe)個(ge)小參(can)數(shu)，是(shi)如何產(chan)生大(da)作(zuo)用的(de)(de)(de)。

二、晶振的主要參數

晶振的主要參數有標(biao)稱頻率(lv)、老化率(lv)、頻率(lv)準確(que)度、頻率(lv)穩定度、相(xiang)位噪聲、功耗等。

1、標稱頻(pin)率：是(shi)指(zhi)晶(jing)振的標稱輸(shu)出(chu)頻(pin)率;

2、頻(pin)率準確度：是指常溫(25度)下，所(suo)測晶振頻(pin)率相對標稱頻(pin)率的差值。這一點是不太重要的;

3、頻率(lv)穩定度(du)：一般是指(zhi)頻率(lv)溫度(du)穩定度(du)，是指(zhi)在(zai)晶(jing)振的工(gong)作溫度(du)范(fan)圍內(nei)頻率(lv)隨著(zhu)溫度(du)變(bian)化(hua)的大小(xiao)，一般用PPM或PPB來標示，1PPB=0.001PPM=1*10-9;

4、老化(hua)率：隨(sui)著時間的(de)推移(yi)，頻(pin)率值(zhi)隨(sui)著變化(hua)的(de)大小;

5、相位(wei)噪(zao)(zao)聲(sheng)：信(xin)號功率與噪(zao)(zao)聲(sheng)功率的比(bi)率(C/N)，是表(biao)征頻率顫抖的技(ji)術(shu)指(zhi)標。一般(ban)來說雷達等設備會對相位(wei)噪(zao)(zao)聲(sheng)有特殊(shu)要求;

6、晶體還有一個(ge)重要的(de)特(te)性就是(shi)“RR等效(xiao)阻抗”，晶振長出(chu)現停振現象。經分析(xi)均為晶片阻值大于(yu)80歐姆。

三、晶振工作原理

若(ruo)在(zai)石英晶(jing)體的(de)兩(liang)(liang)個(ge)電極(ji)上加一電場(chang)，晶(jing)片就(jiu)會(hui)產生機械(xie)變形。反之，若(ruo)在(zai)晶(jing)片的(de)兩(liang)(liang)側施加機械(xie)壓力，則在(zai)晶(jing)片相(xiang)應(ying)的(de)方(fang)向(xiang)上將(jiang)產生電場(chang)，這種物理現(xian)象稱為壓電效(xiao)應(ying)。如果在(zai)晶(jing)片的(de)兩(liang)(liang)極(ji)上加交變電壓，晶(jing)片就(jiu)會(hui)產生機械(xie)振(zhen)動(dong)，同時(shi)晶(jing)片的(de)機械(xie)振(zhen)動(dong)又會(hui)產生交變電場(chang)。

在一般情況(kuang)下(xia)，晶片機(ji)械振動的(de)(de)(de)振幅(fu)(fu)和交變電場的(de)(de)(de)振幅(fu)(fu)非常微小，但當(dang)外(wai)加交變電壓的(de)(de)(de)頻(pin)率(lv)為某一特定值(zhi)時，振幅(fu)(fu)明顯加大，比其他頻(pin)率(lv)下(xia)的(de)(de)(de)振幅(fu)(fu)大得多，這種現(xian)象稱為壓電諧振，它與LC回路的(de)(de)(de)諧振現(xian)象十分相似(si)。它的(de)(de)(de)諧振頻(pin)率(lv)與晶片的(de)(de)(de)切割(ge)方式、幾何形狀、尺寸等有關。

當(dang)晶(jing)體(ti)不振(zhen)動時，可(ke)把它看成(cheng)一(yi)(yi)個平板電容(rong)器稱為靜(jing)電電容(rong)C，它的(de)(de)大小與晶(jing)片(pian)(pian)的(de)(de)幾何尺(chi)寸(cun)、電極面積有關(guan)(guan)，一(yi)(yi)般約幾個皮法到幾十皮法。當(dang)晶(jing)體(ti)振(zhen)蕩(dang)時，機械振(zhen)動的(de)(de)慣性可(ke)用電感(gan)L來等效(xiao)。一(yi)(yi)般L的(de)(de)值(zhi)為幾十豪亨(heng)到幾百豪亨(heng)。晶(jing)片(pian)(pian)的(de)(de)彈性可(ke)用電容(rong)C來等效(xiao)，C的(de)(de)值(zhi)很(hen)小，一(yi)(yi)般只(zhi)有0.0002～0.1皮法。晶(jing)片(pian)(pian)振(zhen)動時因(yin)摩擦(ca)而造成(cheng)的(de)(de)損耗用R來等效(xiao)，它的(de)(de)數值(zhi)約為100歐。由于晶(jing)片(pian)(pian)的(de)(de)等效(xiao)電感(gan)很(hen)大，而C很(hen)小，R也小，因(yin)此(ci)回(hui)路(lu)(lu)的(de)(de)品質因(yin)數Q很(hen)大，可(ke)達1000～10000。加上晶(jing)片(pian)(pian)本(ben)身的(de)(de)諧(xie)振(zhen)頻率基本(ben)上只(zhi)與晶(jing)片(pian)(pian)的(de)(de)切割方式、幾何形(xing)狀、尺(chi)寸(cun)有關(guan)(guan)，而且可(ke)以做得精確，因(yin)此(ci)利(li)用石英諧(xie)振(zhen)器組成(cheng)的(de)(de)振(zhen)蕩(dang)電路(lu)(lu)可(ke)獲得很(hen)高的(de)(de)頻率穩定度。

計(ji)(ji)(ji)(ji)算機(ji)都有個(ge)(ge)(ge)計(ji)(ji)(ji)(ji)時(shi)電路(lu)，盡管一(yi)(yi)般使(shi)(shi)用“時(shi)鐘”這個(ge)(ge)(ge)詞來表示這些(xie)設備(bei)，但它們(men)實際上并不是(shi)通(tong)常(chang)意義的時(shi)鐘，把它們(men)稱(cheng)為(wei)(wei)計(ji)(ji)(ji)(ji)時(shi)器(qi)(qi)可能(neng)更恰當一(yi)(yi)點。計(ji)(ji)(ji)(ji)算機(ji)的計(ji)(ji)(ji)(ji)時(shi)器(qi)(qi)通(tong)常(chang)是(shi)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)精密加(jia)工過的石(shi)(shi)英晶(jing)體(ti)(ti)(ti)，石(shi)(shi)英晶(jing)體(ti)(ti)(ti)在(zai)其張(zhang)力限度內以一(yi)(yi)定的頻(pin)率振蕩，這種(zhong)(zhong)頻(pin)率取決于晶(jing)體(ti)(ti)(ti)本身如何切割及其受到張(zhang)力的大小。有兩個(ge)(ge)(ge)寄(ji)存器(qi)(qi)與每(mei)個(ge)(ge)(ge)石(shi)(shi)英晶(jing)體(ti)(ti)(ti)相關聯，一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)計(ji)(ji)(ji)(ji)數(shu)器(qi)(qi)和一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)保持(chi)寄(ji)存器(qi)(qi)。石(shi)(shi)英晶(jing)體(ti)(ti)(ti)的每(mei)次振蕩使(shi)(shi)計(ji)(ji)(ji)(ji)數(shu)器(qi)(qi)減(jian)1。當計(ji)(ji)(ji)(ji)數(shu)器(qi)(qi)減(jian)為(wei)(wei)0時(shi)，產生(sheng)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)中(zhong)(zhong)斷，計(ji)(ji)(ji)(ji)數(shu)器(qi)(qi)從保持(chi)寄(ji)存器(qi)(qi)中(zhong)(zhong)重新(xin)裝入初始值。這種(zhong)(zhong)方法使(shi)(shi)得對一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)計(ji)(ji)(ji)(ji)時(shi)器(qi)(qi)進行編程，令其每(mei)秒(miao)產生(sheng)60次中(zhong)(zhong)斷(或者以任(ren)何其它希(xi)望的頻(pin)率產生(sheng)中(zhong)(zhong)斷)成為(wei)(wei)可能(neng)。每(mei)次中(zhong)(zhong)斷稱(cheng)為(wei)(wei)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)時(shi)鐘嘀嗒。

晶(jing)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)在(zai)電(dian)(dian)(dian)氣上可(ke)以等(deng)效成一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)和(he)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)電(dian)(dian)(dian)阻并(bing)聯(lian)(lian)再(zai)(zai)串(chuan)(chuan)聯(lian)(lian)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)二端網(wang)絡，電(dian)(dian)(dian)工(gong)學上這(zhe)(zhe)(zhe)個(ge)(ge)網(wang)絡有(you)(you)兩個(ge)(ge)諧(xie)(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)點，以頻(pin)率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高低分其中較(jiao)低的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)率(lv)為(wei)串(chuan)(chuan)聯(lian)(lian)諧(xie)(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)，較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)率(lv)為(wei)并(bing)聯(lian)(lian)諧(xie)(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)。由于晶(jing)體自身的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)性致使這(zhe)(zhe)(zhe)兩個(ge)(ge)頻(pin)率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)距離相當的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)接近，在(zai)這(zhe)(zhe)(zhe)個(ge)(ge)極窄的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)率(lv)范(fan)圍內(nei)，晶(jing)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)等(deng)效為(wei)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)電(dian)(dian)(dian)感，所(suo)以只要(yao)晶(jing)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩端并(bing)聯(lian)(lian)上合適(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)它就(jiu)會組(zu)成并(bing)聯(lian)(lian)諧(xie)(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)電(dian)(dian)(dian)路。這(zhe)(zhe)(zhe)個(ge)(ge)并(bing)聯(lian)(lian)諧(xie)(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)電(dian)(dian)(dian)路加到(dao)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)負(fu)(fu)(fu)反饋電(dian)(dian)(dian)路中就(jiu)可(ke)以構成正(zheng)弦波(bo)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)蕩電(dian)(dian)(dian)路，由于晶(jing)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)等(deng)效為(wei)電(dian)(dian)(dian)感的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)率(lv)范(fan)圍很(hen)窄，所(suo)以即使其他元件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)參(can)數變化很(hen)大，這(zhe)(zhe)(zhe)個(ge)(ge)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)蕩器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)率(lv)也(ye)不會有(you)(you)很(hen)大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化。晶(jing)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)有(you)(you)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)重要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)參(can)數，那就(jiu)是負(fu)(fu)(fu)載(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)值(zhi)，選擇(ze)與負(fu)(fu)(fu)載(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)值(zhi)相等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)并(bing)聯(lian)(lian)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)，就(jiu)可(ke)以得到(dao)晶(jing)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)標稱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)諧(xie)(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)頻(pin)率(lv)。一(yi)(yi)(yi)般的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)蕩電(dian)(dian)(dian)路都是在(zai)一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)反相放大器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩端接入(ru)晶(jing)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)，再(zai)(zai)有(you)(you)兩個(ge)(ge)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)分別接到(dao)晶(jing)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)兩端，每個(ge)(ge)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)另一(yi)(yi)(yi)端再(zai)(zai)接到(dao)地，這(zhe)(zhe)(zhe)兩個(ge)(ge)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)串(chuan)(chuan)聯(lian)(lian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)容(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)量值(zhi)就(jiu)應該(gai)等(deng)于負(fu)(fu)(fu)載(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)，請注意一(yi)(yi)(yi)般IC的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)引腳都有(you)(you)等(deng)效輸(shu)入(ru)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)，這(zhe)(zhe)(zhe)個(ge)(ge)不能忽略。一(yi)(yi)(yi)般的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)負(fu)(fu)(fu)載(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)為(wei)15皮或(huo)12.5皮，如果再(zai)(zai)考(kao)慮元件引腳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)等(deng)效輸(shu)入(ru)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)，則兩個(ge)(ge)22皮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)構成晶(jing)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)蕩電(dian)(dian)(dian)路就(jiu)是比(bi)較(jiao)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)選擇(ze)。

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