Pletronics晶振掌握了哪些石英水晶元件技術
來源：http://www.cbjur26.cn 作者：康華爾電子 2018年08月16
在武俠小說，影視劇中誰得到了最高的武功秘籍，誰就能成為武林第一高手，可以一統江湖，在晶振的世界里，誰掌握了最高端的工藝技術，就能成為業界中數一數二的領軍人物，實現財富名譽雙收。Pletronics晶振是行業中的佼佼者，1979年成立至今，已經積累了將近40年的晶振制造經驗，也創新了不少先進的生產技術。難得的是，Pletronics晶振公司還不斷開發可以降低成本，又不會影響石英晶振質量的加工程序，每年都拿出收入的10%用于石英晶體振蕩器研發的設備，材料，測試等方面。
Pletronics晶振公司的目標一直非常精確，就是要成為全球用戶信任，支持的一級高端晶體供應商，這個目標在公司上下員工努力之下，早已實現，而且還超出了預料的范圍。這一切都得益于自己領悟和創新的有源晶振制造技術，因為專注所以專業，提供最高頻率、高質量的零部件。Pletronics的中文名叫做普銳特晶振，近幾年才開始在中國大陸，港澳臺地區銷售，根據客戶回訪調查，可得知使用后的反饋不錯，普遍得到各大生產廠家和企業的追捧。以下是Pletronics公司提供的部分掌握石英水晶振蕩子的技術和知識資料。
1)相位噪聲到抖動轉換壓控晶體振蕩器抖動性能通常在頻域中測量為相位噪聲，因為該方法的精度和分辨率提高了。Maxim Semiconductor做了一個出色的應用筆記，描述了相位噪聲測量到抖動值的轉換。這包括一個易于在EXCEL中實現的簡化版本。
2）將削波的正弦波輸出轉換為CMOS
來自許多溫補晶振和其他SPXO晶體振蕩器的限幅正弦波輸出信號很容易轉換為CMOS輸出信號。
這個簡單的電路可以由額定為0.8V PP限幅正弦波輸出的振蕩器驅動，規定最大負載為10K歐姆，與10pF并聯。輸出的CMOS方波具有Vcc PP電平，占空比接近50％。
該電路工作電壓范圍為1.65V至5.5V，最低工作電壓為70MHz。
將限幅正弦波轉換為CMOS的成本很低。例如，2009年3月，一家全國知名的電子產品分銷商以5K的數量將Fairchild邏輯門列為0.052美元ea。Fairchild邏輯門采用SOT23-5和SC70-5封裝。其他組件總價不到0.01美元。
3）沖擊水平和破碎的晶體導致故障
石英晶體和石英晶體振蕩器最常見的故障之一是破碎的晶體。包裝內的晶體懸浮在包裝內的自由空間中，懸浮在干燥的氮氣中或在真空空間中。高沖擊會導致精密定時元件斷裂。大多數Pletronics Crystal產品的額定功率為1500Gs，通過將設備放在地板上可以輕松達到這種水平的沖擊。
該圖表顯示了將物體放在硬木或乙烯基型地板表面上時達到的G力。混凝土地板上的力要高得多。
4）為什么TCXO會剪切正弦波輸出？
大多數陶瓷LCC封裝的TCXO僅適用于削波正弦波輸出。這樣做有很多原因，盡管它讓許多想要CMOS輸出電平的電路設計者感到沮喪。
CMOS輸出會為TCXO IC增加顯著的功耗。IC和封裝中產生的溫度梯度將限制實現最佳TCXO晶振補償的能力。
各種可能的CMOS負載會改變補償設計，因為內部熱梯度會導致TCXO不符合規格。當輸出電平變化時，CMOS輸出會導致電源和接地瞬變。該噪聲會對TCXO的相位噪聲性能產生不利影響。
CMOS輸出產生更大的EMI/RFI信號，這可能導致難以滿足美國FCC和其他國家從最終系統輻射能量限制的困難。截斷的正弦波既是低振幅又大部分是正弦波，導致低信號電平和較少的諧波。
使用這些TCXO的許多應用都具有ASIC輸入，可接受限幅正弦波并在內部轉換為CMOS邏輯電平。
請參閱有關將限幅正弦波電平轉換為CMOS的常見問題解答。它很容易做，成本低。
5）為什么水晶的頻率限制較低？
晶體的厚度決定了頻率。對于AT切割石英晶體諧振器，0.001“（0.0254mm）厚度約為63MHz基模諧振器。如果厚度加倍，則諧振頻率將為0.5 * 63MHz或31.5MHz。8MHz晶體厚度為0.0078“（0.200mm）.4MHz晶體厚度為0.0157”（0.400mm）。
遇到兩個限制特定包裝尺寸中最低頻率的條件：
a）簡單的條件，較新的薄型陶瓷LCC封裝不接受較厚的晶體。根據封裝，頻率 下限范圍從8MHz到12MHz，向下。
b）請記住，石英晶體是一種振動機械裝置。對于最佳設計，那些具有較低ESR（CI）和無擾動（不希望的振動模式導致頻率跳躍）的振動區域應位于晶體的中心區域。
當晶體頻率較低且晶體較厚時，振動區域更加機械地耦合到邊緣。在這種情況下，擾動（不需要的共振）變得難以控制。解決方案是使水晶傾斜或輪廓化（使水晶看起來更像放大鏡凹面形狀）。邊緣的這種變薄將振動區域限制在晶體中心并允許控制擾動。
不幸的是，限制振動區域會顯著增加ESR。例如在12MHz：
SM13T 5x7mm晶體ESR最大值為50歐姆
SM11T 3.2x5mm晶體ESR最大值為80歐姆
對于這個例子，低于12MHz的SM11T是不實用的，因為ESR變得非常大。
美國Pletronics公司量產的石英晶體振蕩器產品在康華爾電子官網有信，并可提供各個型號的數據表，并可以提供晶振樣品服務和技術支持，滿足各新老用戶的一切要求。送樣后及時追蹤客戶的測試情況，以便及時處理可能發生的問題，總之，康華爾電子會為客戶解決一切后顧之憂。
Pletronics晶振公司的目標一直非常精確，就是要成為全球用戶信任，支持的一級高端晶體供應商，這個目標在公司上下員工努力之下，早已實現，而且還超出了預料的范圍。這一切都得益于自己領悟和創新的有源晶振制造技術，因為專注所以專業，提供最高頻率、高質量的零部件。Pletronics的中文名叫做普銳特晶振，近幾年才開始在中國大陸，港澳臺地區銷售，根據客戶回訪調查，可得知使用后的反饋不錯，普遍得到各大生產廠家和企業的追捧。以下是Pletronics公司提供的部分掌握石英水晶振蕩子的技術和知識資料。
1)相位噪聲到抖動轉換壓控晶體振蕩器抖動性能通常在頻域中測量為相位噪聲，因為該方法的精度和分辨率提高了。Maxim Semiconductor做了一個出色的應用筆記，描述了相位噪聲測量到抖動值的轉換。這包括一個易于在EXCEL中實現的簡化版本。
2）將削波的正弦波輸出轉換為CMOS
來自許多溫補晶振和其他SPXO晶體振蕩器的限幅正弦波輸出信號很容易轉換為CMOS輸出信號。
這個簡單的電路可以由額定為0.8V PP限幅正弦波輸出的振蕩器驅動，規定最大負載為10K歐姆，與10pF并聯。輸出的CMOS方波具有Vcc PP電平，占空比接近50％。
該電路工作電壓范圍為1.65V至5.5V，最低工作電壓為70MHz。
將限幅正弦波轉換為CMOS的成本很低。例如，2009年3月，一家全國知名的電子產品分銷商以5K的數量將Fairchild邏輯門列為0.052美元ea。Fairchild邏輯門采用SOT23-5和SC70-5封裝。其他組件總價不到0.01美元。
3）沖擊水平和破碎的晶體導致故障
石英晶體和石英晶體振蕩器最常見的故障之一是破碎的晶體。包裝內的晶體懸浮在包裝內的自由空間中，懸浮在干燥的氮氣中或在真空空間中。高沖擊會導致精密定時元件斷裂。大多數Pletronics Crystal產品的額定功率為1500Gs，通過將設備放在地板上可以輕松達到這種水平的沖擊。
該圖表顯示了將物體放在硬木或乙烯基型地板表面上時達到的G力。混凝土地板上的力要高得多。
4）為什么TCXO會剪切正弦波輸出？
大多數陶瓷LCC封裝的TCXO僅適用于削波正弦波輸出。這樣做有很多原因，盡管它讓許多想要CMOS輸出電平的電路設計者感到沮喪。
CMOS輸出會為TCXO IC增加顯著的功耗。IC和封裝中產生的溫度梯度將限制實現最佳TCXO晶振補償的能力。
各種可能的CMOS負載會改變補償設計，因為內部熱梯度會導致TCXO不符合規格。當輸出電平變化時，CMOS輸出會導致電源和接地瞬變。該噪聲會對TCXO的相位噪聲性能產生不利影響。
CMOS輸出產生更大的EMI/RFI信號，這可能導致難以滿足美國FCC和其他國家從最終系統輻射能量限制的困難。截斷的正弦波既是低振幅又大部分是正弦波，導致低信號電平和較少的諧波。
使用這些TCXO的許多應用都具有ASIC輸入，可接受限幅正弦波并在內部轉換為CMOS邏輯電平。
請參閱有關將限幅正弦波電平轉換為CMOS的常見問題解答。它很容易做，成本低。
5）為什么水晶的頻率限制較低？
晶體的厚度決定了頻率。對于AT切割石英晶體諧振器，0.001“（0.0254mm）厚度約為63MHz基模諧振器。如果厚度加倍，則諧振頻率將為0.5 * 63MHz或31.5MHz。8MHz晶體厚度為0.0078“（0.200mm）.4MHz晶體厚度為0.0157”（0.400mm）。
遇到兩個限制特定包裝尺寸中最低頻率的條件：
a）簡單的條件，較新的薄型陶瓷LCC封裝不接受較厚的晶體。根據封裝，頻率 下限范圍從8MHz到12MHz，向下。
b）請記住，石英晶體是一種振動機械裝置。對于最佳設計，那些具有較低ESR（CI）和無擾動（不希望的振動模式導致頻率跳躍）的振動區域應位于晶體的中心區域。
當晶體頻率較低且晶體較厚時，振動區域更加機械地耦合到邊緣。在這種情況下，擾動（不需要的共振）變得難以控制。解決方案是使水晶傾斜或輪廓化（使水晶看起來更像放大鏡凹面形狀）。邊緣的這種變薄將振動區域限制在晶體中心并允許控制擾動。
不幸的是，限制振動區域會顯著增加ESR。例如在12MHz：
SM13T 5x7mm晶體ESR最大值為50歐姆
SM11T 3.2x5mm晶體ESR最大值為80歐姆
對于這個例子，低于12MHz的SM11T是不實用的，因為ESR變得非常大。
美國Pletronics公司量產的石英晶體振蕩器產品在康華爾電子官網有信，并可提供各個型號的數據表，并可以提供晶振樣品服務和技術支持，滿足各新老用戶的一切要求。送樣后及時追蹤客戶的測試情況，以便及時處理可能發生的問題，總之，康華爾電子會為客戶解決一切后顧之憂。
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