??晶體的主要組成部分是二氧化硅，俗稱石英。石英具有非凡的機械和壓電特性，使得從19世紀(jì)40年代中期以來一直作為基本的時鐘器件。如今，只要需要時鐘的地方，工程師首先想到的就是晶體，但是隨著應(yīng)用的不斷深入，晶體的一些固有的缺陷也隨之暴露出來。如今新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，并帶來很大的變化。 ? ??晶體的特點及參數(shù) ? ??封裝 ??晶體的封裝如圖1所示，有三部分組成：金屬上蓋，帶有電極的石英片和陶瓷底座。一般來說，還需要向密封殼內(nèi)充氮氣。 ??現(xiàn)在幾乎所有的陶瓷密封裝都是由三家日本公司提供，但是由于日本地震和海嘯，產(chǎn)量嚴(yán)重受影響。今后很長一段時間將難以滿足市場需求。 ? ?? ??圖1 晶體封裝圖 ? ??石英材料石英以其固有的壓電特性成為晶體中的主要部分。但是它必須經(jīng)過切割打磨才能使用，由于其厚度非常薄，雖然采取了保護措施，但是其抗震性一直是大家所擔(dān)心的。 ? ??精度 ? ??所謂精度就是實際的時鐘頻率偏離標(biāo)準(zhǔn)時鐘頻率的程度。用公式表示為： ??Error （PPM） = （Factual-Ftarget） / Ftarget * 10E6 ??Error：精度 ??Factual：實際頻率 ??Ftarget：標(biāo)準(zhǔn)頻率 ??PPM：百萬分之一 ??在晶體的應(yīng)用中，有這幾個方面需要考慮： ??1） 頻率公差：就是在通常的環(huán)境溫度下（25°C+/-5°C）實際頻率偏離標(biāo)準(zhǔn)頻率的值。 ??2） 頻率溫度特征：就是在整個溫度變化范圍內(nèi)，實際頻率偏離標(biāo)準(zhǔn)頻率的值?，F(xiàn)在通常有三種溫度范圍：0°C--70°C，-20°C--70°C和-40°C--85°C。 ??3） 老化：晶體的內(nèi)部特性隨著時間的推移發(fā)生變化引起的頻率的偏差，稱為晶體的老化。一般來說，第一年晶體的精度受老化的影響為5PPM，以后每年大約為1-3PPM。如果一個產(chǎn)品的設(shè)計生命周期為10年，則老化帶來的頻率精度變化最高可達32PPM。 ??4） 負(fù)載電容精度變化引起頻率的變化：這個因素往往容易被忽視。在晶體的應(yīng)用中有兩種工作模式，串行振蕩模式和并行振蕩模式。由于并行模式設(shè)計靈活并且有很高的輸出精度，現(xiàn)在已成為市場主流。 圖2是并行振蕩模式的等效電路圖： ? ?? ??圖2 并行振蕩模式等效電路圖 ? ??R1：動態(tài)阻抗 ??C1：動態(tài)電容 ??L1：動態(tài)電感 ??C0：靜態(tài)電容 ??CL：負(fù)載電容 ??并行振蕩模式的頻率可根據(jù)以下公式： ??FL=［1/2π√（L1*C1））］*√［1+C1/（C0+CL）］ ??其中［1/2π√（L1*C1））］是晶體串行振蕩模式的頻率 ??根據(jù)泰勒展開： ??FL=［1/2π√（L1*C1）］*［1+C1/2（C0+CL）］ （1） ??從公式中可以看出，頻率與C0，C1和CL都有關(guān)。 ??在基頻諧振中C1為10-30fF，一般取值為20fF。C0取值與晶體的尺寸有關(guān)，一般取值為5pF。但是CL的計算與晶體外接電容和和材料有關(guān)。下圖是參考電路圖 ? ?? ??圖3 晶體外接負(fù)載電容示意圖