原创 无源晶振测试参数:FR和FL

2024-8-30 05:56 212 1 1 分类: 通信 文集: 晶振
石英晶体作为时间或频率基准源,其性能直接影响系统的稳定性和精度。了解串联谐振频率FR和负载谐振频率FL这两个关键参数,可以有效改善电路设计,确保系统在各种条件下稳定运行。


串联谐振频率 FR

FR(Series Resonant Frequency)是指晶振在没有外部负载电容的情况下,由晶体本身的机械和电气特性决定的自然振荡频率。

  • 等效电感L1: 由石英的机械质量决定的。
  • 等效电容C1: 由石英的硬度,电极面积,晶片的厚度和形状决定的。通常,较大的晶片,通常有较低的谐振频率。

在 FR 时,晶振的等效电路表现为一个纯电阻,这时电路的阻抗最低,能量传输效率最高。它是晶体的固有频率,不受外部电路的负载电容影响。这个频率是晶体本身的特征,由晶体的几何结构,和材料性质决定。

负载谐振频率 FL
FL(Load Resonant Frequency)是晶振在25℃和特定负载电容条件下测出来的实际工作频率。FL也被称为调整频率或调整频差。FL的值通常比FR大,因为负载电容引入了相移和改变了电路的共振条件。通常用ppm来表示负载电容对晶振频率的变化。FL误差值越小,越容易调整电路稳定性。
TS频率灵敏度表示晶振频率随着负载电容变化而产生的变化量,单位为ppm/pF。调整频差FL和负载电容CL的关系:

测试数据
S&A250B晶振测试设备中包含FL和FR参数的测试。以下为KOAN无源晶振KX70, 8MHz频率的实测数据:

  • FR为-152.16ppm:晶振的串联谐振频率FR比其标称频率低152.16ppm。这是晶振在无负载电容的情况下的频率偏差。这种偏差可能是由于晶振的制造误差、材料特性或温度变化引起的。
  • FL为1.05ppm:在特定负载电容条件下,koan晶振的频率相对于标称频率的偏差为1.05ppm。在负载电容的影响下,晶振的频率变化非常小,频率稳定性较好。
  • 测试结果表明:尽管晶振的FR存在较大的偏差,但在负载条件下的FL稳定性良好。该晶振在实际工作条件下的性能较为稳定。尽量确保负载电容与晶振的设计负载电容匹配,以维持最佳性能。

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