SJ Z 9152.1-1987 频率控制和选择用石英晶体元件 第一部分:标准值和试验条件.pdf
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1、中华人民共和国电子工业推荐性部标准值和试验条件含IEC122-1第-次修改1983)Quartz crystal uniu for frequency control and selection Part 1: Standard values and test conditions 第1意栋1 范围本日准适用于天然水晶或人造水晶制成的irl体元件。SJ/Z 9152.1 87 IEC 12.2 1(1976) 本标准应与下列标准一起使用:SJ/z 9001-87 (IEC 68)号标准基本环境试验规程J SJ/z 9156 87 (IEC 283)号标准滤波晶体元件寄生谐振频率和i等效电阻的m
2、方法; SJ/z 157 87 (JEC 302)号际准工作频率达30MHz的压电振子的标准定义和量方法以及SJjz9154 87 (IEC 444)号标准用零相位技术在形网络中测量有英品体元件谐振频率和等效串联电阻的基本方法。本jj1准给出了各种频卒控制和选择用石英Jfl体元件的一般资斜并规定了通用的试验方法。而这些试验对每种类型品体元件的适用性以及每种试验的具体要求将在与该类晶体元件有关的产品活火规范中给出。2 目的建立评运石英晶体元1t:机城、电气和气候性能的统一条件,叙述试验方法并给出术语、定义和标准值。3 术语租定义3.1 一般性术语3.1.1 晶体切型Crystal cut 晶片相
3、对于晶体结晶轴的取向。一一一一一一-*对比有完全加工好自JTi片(element)使用着许多术i苔,例如:毛坯(hlank)、扒(Plate)、簿片(Wafer)及棒(bar)等。中华人民共和国电子工业部1988 0106批准S:r/Z9152.187 一一一3.1.2 晶片*Crystal element 切成一定几何形状、尺寸并相对于晶体结晶轴有一定取向的压电体。3.1.3 电极Electrode 与晶片表面接近或接触的导电板或导电薄膜,通过它给晶片施加电场。3.1.4 晶体振子Crystal vibrator 一个装有电极i可晶片。3.1.5 品体元件Crystal unit 在晶体盒里
4、装进了晶体振子。3.1.6 复式晶体元件Multiple crystal unit 内有两个或两个以上晶体振予的元件。注:在这种情况下,对测量而言FEZ每个振子分开来考虑。3.1.7 支架Mounting s!stem 支撑晶体振于的部件。3.1.8 镀膜晶体元件Platedcrystal unit 其内部晶体振子的电极是由诧积在晶片适当表面上的导rtH事膜所构成的晶体元件。3.1.9 振动模式Mode of vi bration 体由于受到外加应力作用使各质点所产生的运动模型、振动频率以及存在的边界条件。最通常用概与J悍孔午1: 的弯曲flexural的伸缩extensionalC)面切变f
5、aceshear 的厚度tJJ变thicknessshear 3. 1. 10 基频晶体元件Fundame ntal cfystal uni t 振子设计工作在给定振动模式的最低阶次上的晶体元件。3.1.11 泛音晶体元件Overtone crystal unit 振子设计工作在比给在振动模式最低阶次要高的阶次上的晶体元件。3.1.12 泛音:X耕Overtone order 将给定振动模式的逐次泛音从基频作为1开始分配以一系列递增音次数。对于切变和伸缩模式,其泛音次数是接近泛音频率与基频频3.1.13 晶体盒Crystal enclosure 保护晶体振子和支架的外壳。3.1.14 晶体元件
6、插Ef.:Crystal unit socket 插入晶体元件,用以固定并提供电连接的元件。3.2 电性能3.2.1 晶体元件的等效电路Crystal unit equivalent circuit 数,这些数就是泛比的一个整数。是一个在谐振频率附近具有与晶体元件相同阻扰的电路。它通常是用一个电感、电容和电阻作串联臂,再与晶体元件两端间的电容并联来表示。串联支路参数电感、电容和电阻通2 SJ/Z 9-1&2.1 81 常分别以L1、01和R1表示。并电容以00表示见图1)。注:只有把晶体元件的电阻和电抗作为频率的函数来考虑,并参照Sl/z9157-87 (IEC 302号标准所介绍的阻扰才能完
7、整定义谐振区附近的主要频率。3.2.2 谐振频率frResonance frequcncy 在规寇条件下,晶体元件电气阻抗为电阻性的两个频率中较低的一个3.2.3 反谐振频率f.Anti-resonance frequency 在规定条件下,晶体元件电气阻扰为电阻性的两个频率中较高的。3.2.4 负载谐振频率hLoad resonance frequency 在规定条件下,晶体元件与一负载电容相串联或并联,其组合阻扰为电阻性的两个中的一个频率。在串联负载电容时,负载谐振频率是两个频率中较低的那个频率,而在并联负载电时,负载谐振频率则是其中较高的那个频率(见图2)。对于某一给寇的负载电容值(OL
8、),实际上这两频率是相等的,为?=2反L101(OO+OL01+00+0L 注:在3.2.2,3.2.3和3.2.4条所定义的频率是作为校通常使用的术语而被列入的。多,其详细的说明可参考SJ/z9157-87 (IEC 302)号标准。当要求较高准确度或由频率的测量结果求间接数据(如晶体元件的动态参数值)时,应盔;SJ/Z 9157-87和SI/Z 9154-87 (IEC 382和444)号标准。C1 c g , . ,. 符号R t 等效电图1晶体元件等效电路见3.2.1条3 SJ/7. 9152.1 87 + 。nu 。VM相耐f a 、+1 4 、 l 、d4层CL 。-+ -P 1
9、.与, a F -I J ,吁。、,。4层4 。L f 面 CL . - 注:在图b一.负载电容值是相等的。圈2谛斗在频率、反谐振频率和负载谐振频卒见3.2.2、3.2.3和3.24条4 SJjZ9152.1 87 一一冉一一一一一3.3 工作特性3.3.1 标称频水Nominal frequencv 晶体元件规范所指定的频率。3.3.2 工作频芋fwWorking frequency 晶体元件和与其配合的电除一起工作的频率。3.3.3 频率允许偏差Frequency tolerance 3.3.3.1 总频差Overall tolerance 由于扣定的我多种原因引起的,工作频率相对于据称频
10、率的最大允许偏离。3.3.3.2 调整!如13号i.Adjustment tolerance 在规定条件下,某准温度时工作频率相对标称频率的允许偏离。3.3.3.3 老化顿唁Ageing t01erance 在规定条件下,由于时间所引起的允许偏离。3.3.3.4 温度范围内的频秃Tolerane over temperature range 在整个温度范围内,相对于某准泪度时工作频率的允许偏离。3.3.3.5 激励电平变化所引起的频差T01erance due to leve1 of drive variation 由于激励电平变化所引起的允许偏高。3.3.4 工作温度越围Operating
11、temperature range 是一在晶体盒上测得的温皮范围,在;主温度范围内晶体元作在规定之内。3.3.5 可工作温度范围Operable temperature range 是一在晶体合上耐得的温度范罔句在这温度市围内晶体元件必须工作,但不定工作在之内。3.3.6基准温度Reference temperature 对进行晶体丑件可盯测琶的温度。对于受温控的晶体元件,基准点,对于无温控的晶体ji;作,基准温度通常为25士20C。3.3.7 谐振电阻RrResonance resistane 晶体元件在谐振频率f,时的电阻值。3.3.8 负载谐振电阻RLLoad resonance res
12、istance 晶体元件与指定外部电容相串联,在负载谐振频率h时的电阳值。注:RI和Rl之间的关系如下:RL=Rl (1+去)2 3.3.9 激励电平Level of drive 是一种用耗散功率表示的施加于晶体元件的激励状态注:在特殊情况下,可以用晶体电流或电应采规定激励电平。3.3.10 寄些响应Unwanted responce 晶体振子的一种与有关工作频率不同的谐振状态。3.3.11 负载电容。LLoad capacitance 与晶体元件一起决定负载谐振频率h的有效外界电容。温范围的中3.3.12 老化民明参数变他)Ageing (10吨-termpararneter variati
13、on) 5 SJjZ 9152.1 87 托一参数如谐振频J京和时间之间的关系。;主:这些是在在生变化是由于品体元作的长甥变化所引边的,通常是用谋一时间间隔的相对变化来表示。3.3.13 动态电容01Motional capacitance 01 等效电路中动态串联臂里的电容。8.8.14 功态电感L1 Motional indctance L 1 气:;坟电路中动态串联臂里的电感。3.3.15 负载情报频韦偏置Load resonance frequeney offset .f l.=/L-f, 负载谐振频卒itjEHI由下式近似地H卦E在应用中,为标明某负载电容实际值单位:pF) ,对己f
14、命运负就电容值的负率铺置.h可写为.f30或.f20 3.3.16 相对负我谐振频率偏置Fractional load resonance frequency offset D fLEfT L=一一-7;十一相讨负;畏i皆l是频率偏置可由下式近似地计算zD一01-L-2(0+Of.) 相对负载i皆振频率偏差也可写为D30以表示负载电容为30pF峙的相对负载谐振频率偏哇。3.3.17 频率牵号!范围Frequency pulling range .hl, L2=IhI- /L zI 频卒牵引范围可rfl下式近似地I升2Af-!fFILU L2 =1 2(00王-L1灭DUfb频率牵寻!范围也可写
15、为f20,30,以去示负载包容为20pF和130pF之间的树本牵引范围。3.3.18 相付颇丰E牵引起围Fractional pulling range = IDL 1 -D 2 相对频率半引范围可由下式近似地计算D l c i L l L 2 = I-o +-0 L 1)(0 0 + 0 L2) 相对顿来牵引也可写为D2 0 30 I; c是示负载电容为20PE和30pF之间的相对频率牵引范围。6 SJ jZ 9152 , 1 87 3, 3, 19 频率牵引灵敏度Pulling sensitivity s dDL-c l -一一一一dOL- 2(00 +0L) 2 率牵引灵敏度也可写为S3
16、 0以表示负载电容为30pF时的4 工作范围标准工作温度范围有z窄温范围J50士50C55士5C60土5C65士5c70士5C+8 C 70-5 75士5C80土5C85士5C宽温范围:+ 15 + 450C 。.+ 450C 0+50C 0. + 60 C -10. + 600C 50士1C55士1C60士1C65士IC70士1C75士1C80士1C85士1C- 30., + 60 c - 30. . + 80 C -40 +70 C - 50. + 80 c 呵55.+ 90 C - 15 + 450C一55+105 C - 20 . + 70C - 60.-. + 90 c - 25.
17、+ 55C - 60. + 105C 注:在补充和修改上述温度范国时,建议首先考虑IEC68号标准所列的温度。5 的5, 1 对于工作在基频模式的晶体元件,其负载电容的标20pF 30pF 50pF 100pF 为s牵引灵。注:负载电容的允差应是:它所产生的频率变化大于基准温度时频率允许偏差的10%,同时又不大子负载也容标称值的1%。有些国家仍使用32pF;但不应把该值看作是标准值,而且不赞成采用它。5, 2 泛音晶体元件是经常工作在串联谐振的。在使用负载电容的地方,其负载电容值应从7 SJ/Z 9152.1 87 下列标准值中选怦S8pF , 12pF, 15pF, 20pF , 30pF
18、注:负载电容的允差应是:差的18%,同时又不大于负我也容标称值的1%。e 标准激励电平有22mW, 1mW, 0.5mW, 0.2mW, 0.1mW, 0.05mW, 0.02mW, O.OlmW, O.OOlmW. O.OOOlmW。7 8 品活页规范中另有规定,全都是土20%。注z在为了替换用而要求更高值的地方,可暂用10mW、5mW和4mW。但要明白这些是非优选值。的标准值有210-7bar cm3/SJ 10-Sbar cm3/sJ 10-9bar cm3/SJ 10-lObar cms/s。8.1 每个晶体元件上都应牢固而清晰地标有下列内容z的标称频率,以kHz或MHz为单位按用户要
19、求)J b)货源标志制造商名称,可用代号或商标)J 。为完全确定该晶体元件所需的其它内容。注:建议基频晶体元件以KHZ为单位标志,泛音品体元件用MHZ为单位标志。体盒,可以改用其它标志方式。2 试件 本电性能测量方法是在公认条件下判断晶体元件的电性能。而将若干样品经受SJ/z 9001 87 (IEC 68号)标准中的机械和气候试验以及后文所列的密封和贮存试验,能够用来评定晶体元件在一定使用期中及使用期后保持这些性能的能力。在这些试验后,样品应能满足电性能要求,如有规寇,则在这些试验垦的一项或多项试中同样应该满足电性能要求。附录A中给出了鉴定试验览表,它给出了各种试验项目及顺序。它可以用来作为
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- SJ 9152.1 1987 频率 控制 选择 石英 晶体 元件 第一 部分 标准 试验 条件
