发布时间:2020-05-12
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晶振规格书为什么有这么多参数?很多工程师第一次查看晶振规格书时,都会看到:
- Frequency
- Load Capacitance(CL)
- ESR
- C0
- Drive Level
- Frequency Tolerance
- Frequency Stability
这些参数到底代表什么?
哪些参数必须关注?
哪些参数会影响MCU起振和RTC计时精度?
石英晶体具有压电效应。机械振动可以转换为电信号,因此通常采用等效RLC模型分析。

整个模型包括:
- 动态电阻R1(ESR)
- 动态电感L1
- 动态电容C1
- 静态电容C0
每个参数都影响晶振的工作性能。
C0(Shunt Capacitance)又称静态电容。主要来自石英片电极、引脚、封装。它不会参与机械振动,但会影响:
- 并联谐振频率
- 负载电容计算
- 起振性能
对于RTC晶体,C0通常越小越容易获得更好的频率控制。
C1表示机械振动转换后的等效动态电容。虽然数值很小(通常只有几个fF),但它决定晶体谐振能力、谐振频率。它不能理解成PCB上的普通电容。
R1也叫:Equivalent Series Resistance(ESR)。它表示晶体振动过程中的能量损耗。ESR越低,通常意味着更容易起振、振荡裕量更大。但是否满足要求,还需要结合MCU规格书。很多RTC都会明确要求ESR≤70kΩ,否则可能无法起振。
L1表示石英晶体机械振动对应的等效电感。它与C1、R1共同决定晶体串联谐振频率。L1通常不作为选型参数。
CL并不是PCB上的某一个电容。

实际负载电容包括:
- 外部电容C1
- 外部电容C2
- MCU输入电容
- PCB寄生电容


频率公差表示在25℃,晶振实际频率与标称频率之间允许偏差。例如:±10ppm、±20ppm、±30ppm。频率公差越小,加工难度越高。
温度稳定性表示,环境温度变化后,晶振频率变化范围。
例如-20℃~70℃,±20ppm表示:整个温度范围内,频率变化不会超过±20ppm。

Drive Level表示:允许施加在晶体上的激励功率。如果驱动功率过高:可能导致:
- 老化加快
- 频率漂移
- 寿命下降
应按照MCU推荐值设计。
DLD表示驱动功率变化时,晶振频率变化程度。DLD越小,说明晶体受驱动功率影响越小,频率稳定性越好。这是高稳定晶振的重要指标之一。
一般MCU设计,重点关注:
- Frequency
- CL
- ESR
RTC设计,还需注意以下参数:
- C0
- Drive Level
- 温度稳定性
高精度设备,需要注意以下参数:
- Aging
- Phase Noise
- Jitter
- DLD
KOAN专注于石英晶体谐振器和晶体振荡器研发制造,提供无源晶振、有源晶振、RTC晶体及TCXO等产品。公司配备频率测试、ESR测试、温度特性测试等检测设备,对频率精度、稳定性及可靠性进行严格验证,为通信、工业控制、汽车电子及消费电子等领域提供可靠的时钟解决方案。


