現在的市場追求的電子元件都是小型小型再小型,各大電子元件制造商也在不斷的滿足市場上對小體積電子元件的要求,拿晶振來說,從早期的11.05 x 4.65 x 13.46,7.0*5.0等較大型貼片晶振,到現如今的3225貼片晶振,2520貼片晶振,2016貼片晶振......等其他更小體積的貼片晶振的出現.

Golledge晶振集團的總工程師ChisWatts解釋了減小石英晶體諧振器尺寸的一些復雜性,以及它對您的設計意味著什么.該篇文章首先作為與ARMMS射頻與微波學會的討論的一部分,概述了晶體諧振器技術,設計計算以及如何在設計工作中容納較小晶振的技巧.

介紹

與其他電子產品一樣,已經從含鉛封裝轉向表面貼裝和更小的封裝.雖然這種變化對其他小體積無源晶振元件的影響很小,但晶體確實需要一些設計適應性,因為所選晶體的尺寸減小了.描述了減小晶體尺寸的效果,并討論了減輕這些影響的建議.

AT切割晶體的尺寸減小

產品	粒度/ mm	介紹年份	產品圖片（非實際尺寸）
HC49	11.05 x 4.65 x 13.46	20世紀80年代初
UM1	7.8 x 3.2 x 8.0	80年代中期
GSX49-4	12.9 x 4.8 x 4.3	1993年
GSX-751	7.0 x 5.0 x 1.2	2000
GSX-531	5.0 x 3.2 x 0.7	2001年
GSX-431	4.0 x 2.5 x 0.8	2003
GSX-331	3.2 x 2.5 x 0.8	2004年
GSX-321	2.5 x 2.0 x 0.6	2005年
GSX-221	2.0 x 1.6 x 0.55	2008年
GSX-211	1.6 x 1.2 x 0.45	2012

音叉的尺寸減小

產品	粒度/ mm	介紹	產品圖片
GWX-26	2.1 x 6.2	傳統
CM8V	2.0 x 1.2 x 0.6	2010
TBC	1.6 x 1.0 x 0.38	開發中	TBC

水晶電氣模型

24MHzGSX-331

該模型忽略了泛音和虛假共振.非線性效應也未建模.運動阻力(R1)有時被稱為RR.這與ESR不同.

ESR=R1*(1+(C0/CL))2

CL是并聯諧振模式應用中的負載電容.

示出晶體電模型的示例電路.

收縮晶體的效果

從HC49到GSX-211

降低C0

石英晶振的厚度由頻率設定（26MHzAT切割基波為64μm厚）,因此不會改變.必須縮小石英晶體的其他尺寸以適合封裝.這導致更小的電極.C0與電極面積成比例.下面給出近似方程.這忽略了邊緣和封裝寄生電容的影響.

C0=A*Ff*0.026

C0為pF,A為電極面積,單位為mm2,Ff為基頻共振,單位為MHz

降低運動電容（C1）

對于給定頻率,運動電容與電極面積成比例.下面給出近似表達式.

C1=0.126*A*（F/n3）

C1為fF,A為電極面積,單位為mm2,F為共振頻率,單位為MHz,n為泛音.

修剪靈敏度（TS）

TS=C1/（2（C0+C1）2）

C1是

通過改變為較小的晶體來減小負載電容

C1.在并聯諧振應用?0<

動能阻力（R1）

對于給定的晶振Q和串聯諧振頻率,運動電阻與晶體的有效面積成反比.有效區域與電極區域大致相同.因此,較小的晶體具有較高的R1.實際上,小晶體的晶體Q不如較大晶體的晶體Q高.減少的Q也有助于提高R1.如果未調整電路以適應較高的R1,則可能導致振蕩器出現啟動問題.

驅動級別依賴（DLD）

DLD有很多來源和類型.使用非常小的晶體時特別感興趣的是諧振頻率隨驅動電平的變化而變化.這是由于石英剛度中的非線性成分.有關此機制的更多詳細信息,請參見參考文獻[1].在下面的圖中可以看到一個例子.右側的頻率刻度表示相對于設計并聯諧振的串聯諧振.左手阻力標尺為R1.

在這里,我們看到頻率開始增加~20μW.效果是功率密度的函數,因此應該以相對較低的功率驅動較小的晶體.還可以看出,如果晶體被過驅動,則運動電阻隨著較低頻率晶體的驅動功率而變化,表明Q的下降.由驅動電平變化引起的諧振頻率的偏移增加了AM機制,其降低了石英晶體振蕩器的相位噪聲性能.降低的Q也會降低相位噪聲性能.因此,最佳的相位噪聲和頻率精度性能非常重要,以避免過度驅動晶體.

Golledge晶振集團是電子行業的頻率控制產品供應商,包括石英晶振,石英晶體振蕩器,貼片晶振,以及TCXO晶振,VCXO晶振,OCXO晶振,RTC模塊,SAW濾波器和SAW雙工器等.Golledge公司的服務建立在品質高產品的聲譽和對細節的一絲不茍的基礎上,是業務的核心.豪能夠提供具有尖端技術規格的產品

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