一、石英晶体应用
1、石英晶体谐振器根据其外型结构不同可分为HC-49U、HC-49U/S、HC-49U/S·SMD、UM-1、UM-5及柱状晶体、SMD等。石英晶体谐振器主要用于频率控制和频率选择电路。
HC-49U适用于具有宽阔空间的电子产品如通信设备、电视机、电话机、电子玩具中。
HC-49U/S适用于空间高度受到限制的各类薄型、小型电子设备及产品中。
HC-49U/S·SMD为准表面贴装型产品，适用于各类薄型、小型电脑及电子设备中。
柱状石英晶体谐振器适用于空间狭小的稳频计时电子产品如计时器、电子钟、计算器等。
UM系列产品主要应用于移动通讯产品中，如BP机、移动手机等。
SMD为表面贴装型产品适用于车载、手机、蓝牙、掌上电脑等超薄型电子设备及产品中。
1、 振动模式与频率关系：
基频 1～35MHz
3次泛音 10～75MHz
5次泛音 50～150MHz
7次泛音 100～200MHz
9次泛音 150～250MHz
2、 晶体电阻：对于同一频率，当工作在高次泛音振动时其电阻值将比工作在低次振动时大。
"信号源+电平表"功能由网络分析仪完成
Ri、R0：仪器内阻：一般为50Ω
R1--滤波器输入端外接阻抗，阻抗值为匹配阻抗减去50Ω。
R2--滤波器输出端外接阻抗，阻抗值为匹配阻抗减去50Ω。
在滤波器条件的匹配阻抗中有时有并接电容要求，应按上图连接。
3、 工作温度范围与温度频差：在提出温度频差时，应考虑设备工作引起的温升容限。当对温度频差要求很高，同时空间和功率都允许的情况下，应考虑恒温工作，恒温晶体振荡器就是为此而设计的。
4、 负载电容与频率牵引：在许多应用中，都有用一负载电抗元件来牵引晶体频率的要求，这在锁相环回路及调频应用中非常必要，大多数情况下，这个负载电抗呈容性，当该电容值为CL时，则相对负载谐振频率偏移量为：DL=C1/[2（C0+CL）]。而以CL作为可调元件由DL1调至DL2时，相对频率牵引为：
DL1，L2= C1（CL1－CL2）/[2（C0+CL1）（C0+CL2）]。
5、 负载电容的选择：晶体工作在基频时，其负载电容的标准值为20PF、30PF、50PF、100PF。而泛音晶体经常工作在串联谐振，在使用负载电容的地方，其负载电容值应从下列标准值中选择：8PF、12PF、15PF、20PF、30PF。
6、 激励电平的影响：一般来讲，AT切晶体激励电平的增大，其频率变化是正的。激励电平过高会引起非线性效应，导致可能出现寄生振荡；严重热频漂；过应力频漂及电阻突变。当激励电平过低时则会造成起振阻力不易克服、工作不良及指标的不稳定。
7、 滤波电路中的应用：应用于滤波电路中时，除通常的规定外，更应注意其等效电路元件的数值和误差以及寄生响应的位置和幅度，由于滤波晶体设计的特殊性，所以用户选购时应特别说明。
SMD器件在使用中应注意事项
SMD谐振器
贴装后温度突变对器件的影响；
SMD谐振器用的基座为陶瓷材料，其膨胀系数与PCB板相差较大，如果长时间反复经受温度突变，可能造成焊点轮廓出现龟裂现象。
自动贴片机对器件的冲击；
在自动贴片时，吸嘴对器件的冲击尽量降到最小，如果冲击过大会破坏器件的特性。
PCB板弯曲应力对器件的影响；
器件贴装在PCB板上后，如果由于外部机械力的作用使PCB板弯曲，可能造成焊点从基座焊盘上脱落。
接地端子的处理；
器件有接地端子时请与电源GND连接，如果悬空的话可能造成输出频率不正确（C0变化）。
焊接温度对器件的影响；
在同一PCB板上有多种器件，其焊接温度条件不尽相同，在设定温度是一定注意SMD谐振器的焊接温度条件。回流焊温度曲线如图12所示。
[回流焊耐热性]
加热器温度：265℃、10秒
熔化温度：230℃、40秒
预热温度：150℃~180℃、120秒
回流焊次数：2次
[手工焊接耐热性]
使用条件：400℃电烙铁在焊接端子压4秒。
使用次数：2次
图12
超声波清洗对器件的影响
一般回流焊后的PCB板要进行超声波清洗，超声频率、功率设定的不合适会破坏器件性能。
激励功率
对振幅不加限制会降低频率的稳定性，如果超出水晶片的弹性极限会损坏器件。通常移动通讯用SMD谐振器为保证频率稳定性激励功率在10~100uW。
温度特性
谐振器出厂前测定的温度特性和贴装后的温度特性是不同的。在顾客要求小公差的场合（如：±2ppm 0℃~50℃），必须考虑周边电路温度特性对谐振器的影响。尽量利用电路的温度特性来改善谐振器的温度特性（图13）。
图13
环境腐蚀
腐蚀气体或腐蚀性物质与器件长期接触会破坏金属上盖，造成漏气，使用是应尽量避免。
VC-TCXO
电源电压
必须按规格书要求正确连接各管脚，如果极性接反或接到其他信号源会造成器件损坏。另外，施加的电源电压超出规定值上限也会造成器件损坏。
负载阻抗
实际负载超出规定值会引起频率和输出幅度的变化，导致输出波形不良。
输出频率和幅度
正确测量输出频率和幅度必须使负载满足规定要求，当测试设备的输入阻抗不等于器件的输出阻抗时，可在输出端加一合适的负载阻抗（图14）
图14
储藏
在不加电的情况下长期储藏，器件的电气性能、可焊性会发生变化，因此建议顾客储藏时间不超过3个月。储藏环境要求：5℃~45℃、10~75%。真空包装开封后尽量在48小时内使用。
二、晶体在科尔匹兹振荡电路中的应用
振荡电路一般使用科尔匹兹电路，如图所示。 
此电路是将石英谐振器两端的信号用C1、C2分压，一方接到输入侧的C1端上，另一方接到输出侧的C2端上，也可以看做是一种反馈型增幅器。
其次 ，在晶体振荡的状态下从石英谐振器的端子上看到的振荡电路侧可以用负载电容CL和负阻Ri的串联电路表示。
此时水晶谐振器侧由等价的电感性实效电感Le和负载的等效电阻RL组成，石英振荡条件如下式
频率条件 ωLe=1/(ωCL)
CL的值决定Le
振幅条件 RL≤ Ri
在此，
RL：负载时等效电阻
RL =R1(1+C0/CL)
振幅条件是振荡起动的重要条件，在设计上要做到电路侧的负阻Ri要为负载等效电阻RL的五倍以上。若低于此值则会因水晶谐振器和电路的散差而容易出现振荡不稳定、不起振或振荡上升时间延长等问题。 |
