标签: 晶振振动

石英晶体在设备中用作时间或者频率的基准源。石英晶体谐振器可以当做一个机械振动系统。机械振动系统和电路是“等效”的。 机械振动 如上图，质量-弹簧-阻尼元件可依次对应电感-电容-电阻。另外，驱动力对应电压；质量的位移对应电容上的电荷；速度对应电流。 晶体的振荡能力(Spring)相当于串联电容C1; 振动质量(Mass)相当于串联动态电感L1; 机械损耗(Dashpot)相当于谐振电阻R1。 等效电路 C1: 动态电容由石英的硬度，电极面积，以及晶片的厚度和形状决定的。C1与晶片电极面积(晶体体积)和频率成正比。 L1：晶体的动态电感由石英的机械质量决定，与晶振的频率大小成反比：厚且大的石英晶片震动频率低；薄而小的晶片震动频率高。 R1：该电阻表示晶体在固有谐振频率下的等效阻抗，与Q值成反比。 C0：晶体两引脚之间的电容为静态电容C0。以水晶为介质，由两个金属电极形成的电容，和晶片电极面积(或晶体体积）大小和频率大小正比。

石英晶振动力应力可靠性试验包括跌落Drop Test、振动Vibration、机械冲击Mechanical Shock、板子弯曲度Curvature。 跌落测试 目的 确定在搬运装卸及在现场工作条件下所引起的重复随机撞击对晶振的影响。参照标准：GJB 360B.203. 方法 将3.2x2.5mm以上尺寸晶振从75cm高度自由跌落到水泥地板3次；3.2x2.5mm含以下尺寸晶振加重跌落：150g/150cm高度自由跌落到水泥地板18次(6面12边方向各跌落一次). 跌落测试对晶振的影响 晶体谐振器：频率升高1ppm左右(5max), 谐振阻抗增大4Ω左右(5max or +10%) 晶体振荡器：频率降低2ppm左右(-5max) 振动测试 目的 高低频振动测试：确定晶振对在现场使用中可能经受到的主要振动的适应性和结构的完好性。参照标准GJB 360B.201/204。 随机振动测试：确定晶振受随机振动环境应力的适应性及结构的完好性.随机振动代表了导弹、喷气机和火箭发动机等产生的振动环境。晶振按GJB 360B.214方法试验。 方法 试验振动频率10Hz—2000Hz—10Hz(低频在10Hz-55Hz范围内采用201方法), 每个循环扫描时间20min，三个方向各做12个循环，总试验时间12hrs；将试验品焊接于PCB板(车载试验); 加速度5g，普通产品试验，幅度/加速度：1.52mm/20g。 振动测试对晶振的影响 晶体谐振器:频率升高1ppm左右,5max;谐振阻抗增大4Ω左右,5max or+10% 晶体振荡器:频率降低2ppm左右,-5max 机械冲击测试 目的 稳态加速度试验：验证晶振在预期的使用环境下经受稳态加速度应力时能否正常工作以及结构的承受能力。安装在飞机和导弹上的晶振，需要进行此试验。晶振按GJB 360B.212方法试验。 冲击（规定脉冲）试验：确定晶振在运输、搬运及军用操作中可能经受到的非重复性冲击作用时的适应能力。试验方法参考GJB 360B.213-1(C)。 方法 稳态加速度试验： 试验条件分6方向加速度100g/总时间30min，60min和规定方向经受1min的加速度10000g 冲击试验： 峰值=1000m/s^2(100g); 持续时间=6ms; 波形=半正弦; 速度变化=3.75m/s (12.3ft/sec). 冲击测试对晶振的影响 晶体谐振器: 频率升高1ppm左右(5max)，谐振阻抗增大4Ω左右(5max or+10%)； 晶体振荡器:频率降低2ppm左右(-5max) 板子弯曲测试 方法 将试验品焊接在100*40*1.6mm FR4镀层35um+/-10的PCB板上，器件朝下，保持2mm的弯曲度60sec以上。通过氦检漏仪检测密封性合格，基板无裂纹，电性能测试合 格，外观良好。 备注： 1. 上述试验属于破坏性试验，不可重复利用与其它项目测试和产品认证。 2. 加速度:加速度表示速度变化的快慢，加速度的单位是m/s²，在国际单位制中的单位为米每二次方秒。重力加速度是一个物体受重力作用的情况下所具有的加速度，是矢量，常用于航天领域，度量重力加速度单位是符号g或G。g=9.8m/s^2（g=9.8米/秒^2）。一般用物体所受重力与质量关系写成公式是F=G=mg（其中g=9.8n/kg，表示质量为1kg的物体所受的重力为9.8n）。同时，g还代表质量单位克，G代表流量单位，是GB的缩写（代指单位时间内流经封闭管道的流体量）。