SJ Z 9162-1987 手表用32KHz石英晶体元件的测量方法、试验方法和标准值.pdf

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1、中华人民共和国电子工业推荐性用32kHz石英晶体元件的方法、试验方法和标准Measurements and test methods S1/Z 9162 87 IEC 689 (1980) for 32kHz guartz crystal units fo, wrist watches and standard values 1 范围和目的本标准适用于手表用32kHz石英晶体元件。它综合概括了SJjZ9152 87(IEC 122)标准s频率控制和选择用石英晶体元件JSJjZ 9157 87 (IEC 302)标准z工作在频率达30MHz的压电振予的标准定义和测量方法JSJjZ 9001.23

2、 87 (IEC 68 2 27) J SJjZ 9001.18-87 (lEC 68 2 6)、SJjZ9001.31 87 (IEC 68 2 20)和SJjZ 9001.33 87 (IEC 68一221)标准z基础环境试验程序，第二部分试验。在下列章节，一般给出一个或多个测量方法s如果给两个方法的话，一个就称之为标准方法，而第二个就是旨在用于大量生产的快速质量管理(统计管理。标准方法是用于在制造商与用户之间有争执的场合.2 电参数的2.1 谐振频率fr和负2.1.1 当用电路或集成电路振荡的结果相同。因1中G为-由分L的行测量时，其合成器，R为可中华人民共和国电子工业部198801 0

3、6批准方法条件应使其结果与用图1的基准电路准电阻。1 注:如果52G ，.、，SJjZ 9162 81 A CL 2 5z a 1 图l11谐振频率fr。如果52置于ltlfLo。2 51 1 飞主用电压表V2测Ra和Rb的端电压。加到电桥的信号与Ra或Rb两端信号之间的相位差用示波器0或相位计指示。用相位计代替示波器可以获得较高的测量精度。在晶体元件和负载电容。L连接处对地主要的杂散电容是必须考虑的。必须考虑晶体每个接端对地的杂散电容。当这个杂散电抗与端阻抗相较足够大时，可以把在连接处晶体元件与OL对地的分布电容一级近似地与DL并联来处理见5J/Z9157 87 (IEC 302)标准。a)

4、选择Ra= Rb(Rr (晶体元件的谐振电阻。的用A调节激励电平。c)调节合成器G或相位计指示1=0。的读取合成器G的2.1. 2 测量条件a)外壳不接地。示波器的李沙育图形指示零相位差开关51置于1位置)的测量插座对晶体元件设有能引起频率变化的机械应力。c)合成器频率分辨率至少为0.01Hz。d)温度z见图3，在最坏情况下(副转点在30C，在21c测量)T c处的斜率大约为1X10-8/、，T c在第三部分规定。的负载电容OL:负载电容的允许误差是这样定的z即由它引起的频率变化不超过基准温度频率允许偏差即调整频差一一译者注的10%，或为标称负载电容的1%，选取两者中较小的见IEC122标准。

5、图l中的负载电容OL是由测试用机械夹具的电容量和附加的串联电第三部分所推荐的不同OL值。这附加的串联电容器应尽量靠近晶体元件，呆。f)测试电平当只给电压时，能用下式z2 所组成，以获得精度与此有式中:p一一在第三部分规定。Sl/Z 9162 87 P VZ =E Rr V一一为了谐振频率时晶体元件接端端电压的有效值。Rr一一是按2.2.1条测得的阻。2.2 谐振电阻Rr2.2.1测应在没有负载电容OL时测量晶体元件的谐振电阻。若使用基准电路的话，贝tl:a)调节G的频率以获得Ra端电压的最大值。该电压由Y2指示。b)把V2连到Rb(趴在位置2)，调节R使V2得到a条同样的电平值。c)示波器上的

6、李、沙育图形必须指示零相位莲，或者相位计指示=0, 那么R=孔。2.2.2 测量条件z见第三部分。2.3 频率温度关系的测2.3.1 翻转点和抛物线系数F的测定标准方法建议至少测五点。一般考虑标称翻转点及在其附近对称自j四个点。按2.2.1条但不加负载电容。L测频率。测量精度必须优于土0.5XI0-6，0.3C，在:tO.lC之内测且。每次测量的温度稳定时间大约为30min。转点和抛物线系数卢靠计算得到如线性回归)。在最坏情况下，翻转点削量误差为士1C 0 臼Q 白恒器.，葫图22.3.2 频率温度特性的测量(大量生产的方法rJ r Hz ) 、, 在不需确定翻转点温度时，测三点频率就足以判断

7、其频率温度性能。选择工作温度极限(-10, +60C)及基准温度。对于给定的翻转点和J值，频率的变化必须保持在图3的范围之内.计计控制在土3 SJjZ 9162 81 1 hu 1 ，霄 u-r 3一。一10r .C) -70 8 频牟温度样板翻特点:25士5C.fJ=由45次1Q田9!C)2.4 频率牵引2.4.1 牵引范围由负载电容微调电容扳限值形成的频率牵引必须的由手表其它元件误差造成的，的由调整频差造成的s的手表使用期间的老化，心冲击振动的利用AAZLO2.4.2 牵引范围的计算标准方法率牵引与参数0。和01有夫，夫系式如下=.f _ 0 1 了-2Co+Cl因为00和矶的测量相对地说

8、比较和20PF时对应的频率变化见2.4.4条。2.4.3 动态电容矶的计算见SJjZ9157 87 (lEC 302)标准动态电容01是靠测量晶体元件相继与OLl和OL2两负载电容相串联时用另一种间接方法z为12pF定的(见图1)。设s.0 L = 0 L 1 - 0 L 1 1:if= hl -hz .f 1 = hl - fr Afz=h2 -fr fr为谐振hl和hz分别为晶体元件与OLl和OL2相串联的谐振频率。-2生豆1.主L主11贝。zCIEfz Af 注:测定动态电容C1要花费很多时阅，对CL 变化。对于制表工业，4 SJ/Z 9162 87 C1值的分布也是个十分重要的因素。2

9、.4.4 !l.f/f与OL美系曲线的绘制法测量12pF负载电容相应的频率变化，然后担20pF的。把OL和!l.f/f值标到对数坐标纸上。通过这两点画一直线。这一直线表征了石英晶体元件牵引特性与OL的关系(图4a)可以在一起数量的晶体元件频率牵引平均值的基础上面出一条类似的直线图图4b)0 虽然理论上可以用容值十分小的负载电容，实际上，应建议不要使用小于5pF的电容。20 M f 10-8) 100 50 5 1012 20 30 50 70 100 CLpF) 因4at:. f 7104A 100 6-x 50 20 5 1012 2030 5070100 Cl(p严l图4b2.4.5 品质

10、因数品质因数Q可用下式计算zQ)-J -2nfrRrO 1 其中:fr单位HzRr单位Q01单位F5 SJjZ 9162 87 一-一- iX =0。:;.60 01111 (,;. I 0 111111 号5饭el-图8摆摊a a SJjZ 9162 87 4.2.3 铜座的制动装置冲击后黄铜座就沿着它的轨迹自由运动，然后被一个具有缓冲作用的装置接住，在这过程中晶体元件不受到任何新的冲击。4.8步4.3.1 铜座的位置冲击试验时，铜座应自由地平放在水平支架上。铜座所处位置应正好使其在摆通过它稳定平衡点的瞬间产生冲击。4.3.2 冲击条件在冲撞瞬间，与铜座接触的垫板表面应是垂直的。并且与包含摆

11、的振荡平行。4.3.3 轴向冲击沿图9所示的三个主要轴线施以冲击。 1 l 2 T J X f- . .)1 I i I Y 4.3.4 性能全部测量都是在晶体元件嵌置(在铜座的冲击前测量频率s囤9b)每次冲击后晶体元件至少放置30min，c)测量频率，T 3 -斗X 一L:g 译者注状态进行的。的计算冲击后平均频率变化值。只考虑频差的绝对值。5 2 的影响直平面相把晶体元件放在一磁场中，沿三个相互正交的方向每一个方向放置lmin.并测量频率.记下试验过程中及注:试验的与用户之间的协议。9 SJjZ 9162 87 e 的机械应力jZ 9001.33-87 (IEC 68 2 21)标6.1

12、接端拉力试验(软引线或插脚)按表I规定对软引线接端加一拉力，试验后30min，结果应符合规范要求。-面积(mm2) 8O.05 0.05 80.07 0.07 80.2 相应直径(mm) d0.25 0.25 d0.3 0.3 d0.5 一6.2 软引线的弯曲费I一拉力试验用力(N) 1 2.5 5 弯曲试验用力(N) 0.5 1.25 2.5 一一一软引线用表I规定的力进行90。角的弯曲两次，这两次的方向是相反的.率变化应符合规定阻。弯曲应在距基座至少1mm处进行见图10)Q 一一元件因106.3 支撑机械固定的影一HLi2 可E/ 、a龟,:0 气、气3。引线某些院用中，晶体元件必须要牢固

13、地固定在一相当大的物体上，那么就与这物体产生机合。有的晶体元件自由状态和固定状要测定这种影响需z1)测量自由状态下晶体元件的频率， 移。2)把晶体元件牢固地固定在重量不小于50g童的金属板上，它可以靠夹紧也可以胶粘，如果用环氧树脂粘接的话，粘接剂的固化温度应在25c左右，3)测量频率，其频差应低于规定值。7 外费和事!缝之电应用50士5V直流电压施加到下述点之间1min士58，电阻z10 SJ/Z 9162 87 的引线之间或插脚之间。b)两引线连接一起与外壳金属部分之间者外壳有金属部分的话。8 固定方式8.1 引线的可焊性焊槽法符合SJ/Z9001.31 87 (IEC 68一220)标准T

14、试8.1.1 试验条件焊槽应有足够大的容积以使元件接端浸入时焊锡温度保持不变。应具备使焊锡温度保持在8.1.2条规定的温度装置。应注意确保8.1.2条规定范围内整个焊锡温度的均匀性。为了使元件不受焊槽直接辅射而加热，应用石棉板尽可能地减少焊锡裸露表面积。8.1.2步该试验由两个连可焊性230土10C 或270土100c组成，焊槽温度为z对用于印制线路的元件一般用途的元件击350士10c 仅适用于8.1.4用途的焊槽表面应保持清清明亮，在浸入接端前应投入一小段焊锡到焊槽的中心部位。这一小段焊锡是一个长大约为12mmO/2in) ，直径为1.6mmO/16in) ，带有非活化松香芯的60/40锡铅

15、合金.本试验不得使用其它焊剂。注:术语非活化松番是指WW级纯木松番，虽然通常认为它的颜色象e渭水，但实际上是清洁的泼泼泊色8.1.3 可焊性所加的一小段焊锡一经熔化就马上把元件的接端沿其长度轴方向浸到温度适用于可焊性试验的焊槽中。浸入的时间为2土0.5so软引线应从自由端一直浸到距基座6mm(1/4in)处。焊片则应浸到距引线连接处之外3mm处、如果它要浸得较浅的话。则提到其长度的一半，应检查接端是否包锡良好，焊锡自由流动及浸润等情况。8.1. 4 耐热冲击应如上述浸为350飞时间为3士衍，然后就提出来。8.2 其它固定方式也可不用引出线而用其它方法如在微电子学和微型工程广泛采用寇晶体元件。9

16、 密封m过压9.1 晶体盒泄漏附检测、导电胶等来固手表晶体元件晶体盒的体积非常小，以至于用通常的工业设备不能测出在保证使用期内能引起压力变化川1且明。9.2 检漏试验能简化为频率和电阻的-一对于一个漏气严重的晶体元件，将它置于标准大气压力下(101.3kPa即1013mbar)差约为一10Hz左右。在相同条件下，电阻增加3，-.10倍。11 Sl/Z 9162 87 10 标志和制造日期每个晶体元件应清晰牢固地标以制造日期(年和月)。标志的细节按制造商与用户的协议。三部分32kHz手测量条件z英晶体元件的基准泪度固定在z2125之间固定基准温度的允许偏差z土0.5对第1.2项士10c其它项目主

17、主0.11!W及其允激励电平z负载电容z8、10、12、15、20pF性能!符号单位1 标准频率f Hz 2 率允差.6. f / f I 10- I 3 整个工作条件大谐振电阻Rr k .Q I 4 最小动态电容01 PF 5 品质因数Q 6 翻转点温度Ti 。C7 大抛物线系数。1o-g;oc21 8 工作温度范围 9 贮存范围 10 由振动引起的率变化.6. f/f 10-6 11 由冲击引起的化.6. f/f 10-6 12 年老化频率变化.6. f/f I 10-6 13接机构应力引起的频率变.6. f/f 10-6 14 应化.6. f/f 10-e I 15 50V绝缘电阻M 0 I 19最励电平P WI I型E弯曲振动E型z所谓的厚型音又E型E所谓的薄型音又12 标准值I型E型E型32798 土2090 30 100 2.5 0.8 见2.4.5条25士5-45 一40-40 -10. .+ 60 -30FJ+70 5 3 3 10 5 5 5 3 5 3 3 3 5 3 3 100 1