原创 打造完美量产软件 第一章 为什么有些软件需要经常调试? 一、晶振简介 之一

2014-3-25 21:05 1596 26 26 分类: 消费电子
第一章

为什么有些软件需要经常调试?

    在工厂的研发部和工程部,经常听到有人大叫:“晶振的频率不准”,“晶振的频率有误差”,“又要重新设置时间中断”……

    大家常常把注意的焦点集中在晶振上。

 

 

 

一、晶振简介

 

晶振:是石英振荡器的简称,英文名Crystal,主要作用是向系统提供基准频率。普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十(50ppm)。高级的精度更高。

串联谐振频率:晶振的基频模型可表示为两条支路,一条是静态电容C0,另,一条是L1、R1、C1串联组成的LC支路;当外加驱动信号频率Fs = 1/(clxz.gif)时,LC支路为纯电阻,Fs称为串联谐振频率。 

             jingzhen.gif
 

                                   图1-1、晶振的等效电路图

并联谐振频率:现设外加驱动信号频率Fs’稍大于Fs. 则LC支路为弱感性,且刚好与C0容性抵消;晶振的基频模型在Fs’下呈纯阻性,Fs’称为并联谐振频率。

负载频率(FL):在规定条件下,晶体元件与负载电容相串联或并联,其结合阻抗为纯电阻时的两个频率中的一个频率,串联负载电容时,负载谐振频率是两个频率中较低的那个频率,而在并联电容时,负载谐振频率则是其中较多的那个频率。对某一个给定的负载电容值(CL),实际上这两个频率是相等的。在Fs、C0和C1不变的情况下,负载频率的实际大小是由负载电容决定的。

标称频率(Nominal Frequency):指元件规范中所指定的频率,即用户在电路设计和元件选购时所希望的理想工作频率。

调整频差、频率偏差(Frequency Tolerance):在规定条件下,在基准温度(25±2℃)与标称频率允许的偏差。一般用PPm(百万分之)表示。

工作温度(Operating Temperature Range)。

储存温度(Storage Temperature Range)。

绝缘电阻(Insulated Resistance)。

年老化率(Aging):在规定条件下,晶体工作频率随时间而允许的相对变化。以年为时间单位衡量时称为年老化率。

以市场上一种晶振的参数为例,如表1-1所示:

 

Nominal Frequency

 

标称频率

32.768KHz

Frequency Tolerance

频率偏差

±20ppm

Temperature Coefficient

二次温度系数

(-0.034±6)ppm×10-6/℃2

Turn Over Temperature

拐点温度

25℃±5℃

Operating Temperature Range

工作温度

-20℃ to +70℃

Storage Temperature Range

储存温度

-40℃ to +85℃

Series Resistance

串联电阻

30KΩ

Shunt Capacitance

静电容

1.8pF

Quality Factor

品质因数

60,000

Capacitance Ratio

电容比

450

Load Capacitance

负载电容

6pF to 12.5pF

Drive Level

激励功率

1.0μW

Insulated Resistance

绝缘电阻

500MΩ

Aging

年老化率

±5ppm/year

                     表1-1、市场上一种常见的晶振参数表

二次温度系数(Temperature Coefficient):频率/温度的近似公式为:△f/f0 = β(T-T0)2; 其中:△f = f - f0; T0:参照温度; f0:在T0时的频率;β:二次温度系数.如图1-2所示。

拐点温度,零温度系数点(Turn Over Temperature(Z.T.C)):指在频率温度特性曲线上频率变化为零的温度点,也称拐点。如图1-2所示。    

wdpltx.gif

                      图1-2 理想的频率/温度特性曲线

品质因数(Quality Factor):Q值是等效电路中动态臂谐振时的品质因数,振荡电路所能获得的最大稳定性直接与电路中晶体的Q值相关。Q值越高,晶体带宽越小,电抗值变化越陡,外部电抗对晶体影响越小。Q = 2pai.jpgFs*L1 = 1/( 2pai.jpgC1*Fs*R1) .

 

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