ace="宋体"> 在当今的高性能系统中，需要一个出色的时钟源。随着专用集成电路（ASICace="宋体">）的速度和性能达到更高的限制，分配该时钟源以驱动多个设备的需求变得更加困难。由于相关的快速边沿速率，系统中部署的较高频率导致长ace="Calibri">PCBace="宋体">迹线表现得像传输线。保持平衡系统需要适当的端接技术来实现应用中的跟踪路由。本应用笔记将重点介绍推荐的终止技术ace="Calibri">;ace="宋体">关于输出负载的评论，并提供一些设计师要考虑的布局指南。

传输线理论简介

通常，大多数时钟源具有低阻抗输出。当这些器件用于驱动具有大阻抗的负载时，存在阻抗不匹配。根据应用条件，此阻抗不匹配会导致负载产生电压反射，从而产生时钟波形中的步进，振铃以及过冲和下冲。这可能通过降低负载处的时钟信号，错误的数据时钟和产生更高的系统噪声而导致系统性能不佳。

为了减少电压反射，需要正确终止信号迹线。适当终止的设计考虑因素可以用两个语句来概括：

1.ace="宋体">使负载阻抗与线路阻抗相匹配

2.ace="宋体">使源阻抗与线路阻抗匹配

ace="宋体">对于大多数设计，第一种说法是首选方法，因为它消除了返回时钟源的反射。这样可以减少噪音，电磁干扰（EMIace="宋体">）和射频干扰（ace="Calibri">RFIace="宋体">）。

下图显示了阻抗不匹配对时钟源的影响

常用终止技术

ace="宋体">如上所述，为了减少电压反射，必须正确地终止迹线。 ace="宋体">传输线的四种基本端接技术是串联，并联，戴维宁和ACace="宋体">。

系列终止

ace="宋体">串联终端消除了时钟源的反射，有助于保持信号质量。 ace="宋体">这最适合驱动少量负载的TTLace="宋体">器件，因为时钟输出阻抗小于传输线特性阻抗。 图ace="Calibri">1ace="宋体">显示了一系列终端。 电阻尽可能靠近时钟源放置。 ace="Calibri">Race="宋体">的典型设计值为ace="Calibri">10Ωace="宋体">至ace="Calibri">75Ωace="宋体">。

Race="宋体">的值可以大于阻抗差，以便产生稍微过阻尼的状态并且仍然消除来自时钟源的反射。

系列终端的主要优点是：

1.ace="宋体">简单，只需要一个电阻器

2.ace="宋体">功耗低

3.ace="宋体">在驱动高容性负载时提供电流限制ace="Calibri">;ace="宋体">这还可以通过减少接地反弹来改善抖动性能

系列终止的主要缺点是：

1.ace="宋体">增加负载信号的上升和下降时间ace="Calibri">;ace="宋体">这在一些高速应用中可能是不可接受的

2.ace="宋体">无法驱动多个负载

平行和戴维宁终结

接下来的三种终端技术可提供更清晰的时钟信号，并消除负载端的反射。这些终端应尽可能靠近负载放置。

ace="宋体">图2ace="宋体">描绘了并行终端。并联终端消耗的功率最大，不建议用于低功率应用。它也可能改变占空比，因为下降沿将比上升沿更快。它比串联终端具有一个优点，即上升和下降时间的延迟大约是一半。

ace="宋体">如图3ace="宋体">所示，戴维宁终端将比并联终端消耗更少的功率，并且通常用于ace="Calibri">PECLace="宋体">应用，ace="Calibri">50ace="宋体">Ω线路匹配至关重要。 ace="Calibri">Race="宋体">的总值等于传输线的特征阻抗。 如果需要过阻尼状态，则ace="Calibri">Race="宋体">的总值可略小于特征阻抗。 戴维宁终端的主要缺点是每条线路需要两个电阻器，并且在终端附近需要两个电源电压。 建议不要将此端接用于ace="Calibri">TTLace="宋体">或ace="Calibri">CMOSace="宋体">电路。

ACace="宋体">终止

ACace="宋体">端接，如图ace="Calibri">4ace="宋体">所示，在并联支路中增加了一个串联电容。 由于ace="Calibri">RCace="宋体">时间常数，电容会增加时钟源的负载和延迟，但在稳态条件下将消耗很少或没有功率。 通常不建议使用此终端，因为它会通过增加传播延迟时间来降低时钟信号的性能。 为了保持有效终止，ace="Calibri">C Lace="宋体">的值不应小于ace="Calibri">50pFace="宋体">。 较大的ace="Calibri">C Lace="宋体">值将允许时钟边沿的快速转换，但随着电容器值的增加，较高的电流电平将通过，从而导致功耗的增加。 选择大于走线阻抗的ace="Calibri">R Lace="宋体">值，以考虑负载输入阻抗的泄漏。

输出负载简介

ace="宋体">应注意不要使时钟源过载。 ace="宋体">如果使用单个时钟源来驱动多个负载，则如果总负载超过时钟源的驱动能力，则会发生波形劣化。

ace="宋体">过载的一些常见症状是波形削波，对称不平衡，信号幅度减小以及上升和下降时间值的变化。 ace="宋体">通常随着时钟频率的增加，源驱动更高负载的能力将降低。 ace="宋体">请务必参考时钟源规范以获得最大负载能力。

下图显示了重载对时钟源的影响。

通用时钟输出类型

CTSace="宋体">时钟振荡器设计已经开发出来，具有各种封装选项，输入电压和输出类型。

HCMOSace="宋体">和ace="Calibri">HCMOS / TTLace="宋体">兼容

ace="宋体">今天的CTSace="宋体">设计提供“双兼容”振荡器，它们是能够驱动ace="Calibri">TTLace="宋体">应用的ace="Calibri">HCMOSace="宋体">输出类型。 由于转换时间较短，这些设备固有地具有更大的过冲和欠冲。 这可能不适合具有严格ace="Calibri">EMIace="宋体">要求的旧ace="Calibri">TTLace="宋体">设计。

CTSace="宋体">生产两种流行的ace="Calibri">HCMOS / TTLace="宋体">兼容时钟振荡器ace="Calibri">CB3 / CB3LVace="宋体">和型号ace="Calibri">636ace="宋体">。

ace="宋体">下图显示了典型的HCMOSace="宋体">测试负载配置和波形参数。

LVPECLace="宋体">和ace="Calibri">LVDS

ace="宋体">与HCMOSace="宋体">逻辑技术相比，ace="Calibri">CTS LVPECLace="宋体">和ace="Calibri">LVDSace="宋体">逻辑输出设计具有许多优势。

LVPECLace="宋体">和ace="Calibri">LVDSace="宋体">技术从正电源获得其工作功率，从而实现与负载点处的ace="Calibri">HCMOSace="宋体">逻辑接口的必要兼容性。 这些逻辑输出还具有：

1.ace="宋体">降低系统抖动ace="Calibri">; ace="宋体">由于较小的特征过渡区域

2.ace="宋体">上升和下降时间更快

3.ace="宋体">提供差分输出ace="Calibri">; ace="宋体">减少排放至关重要

4.ace="宋体">能够直接驱动ace="Calibri">50ace="宋体">Ω传输线

5.ace="宋体">降低高频时的电源消耗

CTS Model 635ace="宋体">提供两种输出类型的选项。

ace="宋体">下图显示了典型的LVPECLace="宋体">和ace="Calibri">LVDSace="宋体">测试负载配置和波形参数

布局指南

ace="宋体">在印刷电路板布局过程中采用良好的设计实践将最小化先前讨论的信号劣化。 PCBace="宋体">设计的一些常见指南是：

1.ace="宋体">将时钟源物理定位在尽可能靠近负载的位置

2.ace="宋体">限制时钟信号的走线长度

3.ace="宋体">不要将时钟信号靠近电路板边缘

4.ace="宋体">尽量避免在时钟信号路由中使用过孔。 过孔会改变走线阻抗，从而引起反射。

5.ace="宋体">不要在电源和接地层上布设信号走线

6.ace="宋体">避免在轨迹中出现直角弯曲，如果可能，请保持直线行程。 如果需要弯曲，请使用两个ace="Calibri">45ace="宋体">°角或使用圆形弯曲（最佳）ace="Calibri">.

7. V CCace="宋体">与时钟源地之间的去耦电容对于降低可能传输到时钟信号的噪声至关重要。 这些电容必须尽可能靠近ace="Calibri">V CCace="宋体">引脚。

8.ace="宋体">为避免串扰，请在多个时钟源和高速开关总线之间保持适当的间隔。

9.ace="宋体">差分跟踪路由应尽可能接近，以获得高耦合系数。 路由的长度应相等，以避免阻抗不匹配，从而导致不同的传播延迟时间。

10.ace="宋体">使用单个时钟源驱动多个负载时，请考虑拆分路由。 使各个布线长度尽可能相等。

结论

ace="宋体">本应用笔记介绍了使用驱动各种负载的时钟源的应用的正确终端技术。 ace="宋体">它还概述了用于生成可靠应用程序设计的布局考虑因素 ace="宋体">所有这些技术都力求最大限度地减少降低时钟信号的条件，从而导致系统性能不佳。

KDS 晶振即是日本大真空株式会社（DASHINKU CORP）,成立于 1951 年,至今已有 50 多年的历史,是全球领先的三大晶振制造商之一,其制造工厂主要分布在日本本土、中国、泰国、印度尼西亚等十多个制造中心,KDS 大真空集团总公司位于日本兵库县加古川,在泰国,印度尼西亚,台湾,中国天津这些大城市均有生产工厂,其中天津工厂是全球晶振行业最大的单体制造工厂,也是全球最大的 TF 型晶振制造工厂.

首先非常的感谢你长期以来对【日本大真空株式会社】,KDS 晶振品牌的支持与厚爱.在此郑重声明,本集团以下简称（KDS）在中国的代理商除了北京中国电子研究院,广州电子研究所,【泰河电子】,香港 KDS办事处,台湾KDS办事处,是正规的代理销售企业,其余地区以及公司,个人所销售的KDS产品均不能保证是原装正品,请你选择正规渠道定制货品.

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1XTV26000AAD晶振产品尺寸图

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终端/陆上布局/金属屏蔽孔

1端子A通孔不在底部（安装侧）。
2土地图案布局/金属掩模孔以下土地图案为参考设计。电气特性应满足安装在这片土地上的要求。在测试用地和安装用地不相连的范围内，可以改变接地方式。

对电特性没有任何影响。面罩厚度建议为0.12毫米。

包装条件
胶带包装
（1）压花胶带格式及尺寸
（2）卷筒数量:最多2000个/卷
（3）胶带规格
不缺产品。
（4）卷筒规格见图3
包装
产品用防静电袋包装。
*湿度敏感度等级：IPC/JEDEC标准J-STD-033/1级
无需干燥包装，无需重新储存后烘烤。

包装箱
最多10卷/包装箱。但是，在少于10卷的情况下，它由任何盒子容纳。
盒子里的空间用垫子填满了。

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驱动电平是振荡期间提供给晶体单元的功率，并使用下面的公式计算。

DL（μW）= R L（Ω）x i 2（mA）
DL：驱动电平
RL：负载下石英晶体谐振器的等效电阻
i：流经晶体谐振器的电流值（有效值）

每个晶体单元都有一个驱动电平标准，并保证驱动电平的上限。关于超过上限的问题是由于与寄生模式的耦合引起的异常振荡（对振荡频率的影响）。以下解释了这个问题。

AT切割晶体单元使用厚度剪切模式作为主振荡模式，但还有许多其他寄生模式（弯曲振动，平面滑动振动等）。图1显示了AT切割晶体单元的振动模式。

图1。AT切割晶体单元的振动模式

这些寄生模式的频率可以与特定温度下主振动的振荡模式的频率组合，从而影响振荡频率。

当驱动电平对于规范来说太高时，杂散和主振动可能会耦合。图2显示了当驱动电平正常（驱动电平在标准范围内）和驱动电平过高（驱动电平超出标准范围）时，振荡器频率温度特性如何不同。

图2。振荡频率温度特性

当驱动电平正常时，如图2（a）所示绘制平滑的三次曲线。但是，当驱动电平过大时，振荡频率在特定的温度范围内突然变化，如图2（b）所示。现象（称为活动倾向）更有可能出现。

在电路研究中，我们提出了在驱动电平规范范围内的电路常数，以防止活动下降。

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1C208000BC0U|KDS晶振|株式会社大真空|陶瓷面晶体

DIMENSIONS 尺寸外型图 

 Dimensions of embossed carrier tape  压花载带尺寸图 

Dimensions of tape reel   卷尺尺寸图 

ace="宋体">等效电路常数：图1.2ace="宋体">显示了陶瓷谐振器的符号。端子间的阻抗和相位特性如图ace="Calibri">1.5ace="宋体">所示。该图说明陶瓷谐振器在提供最小阻抗的频率ace="Calibri">frace="宋体">（谐振频率）和提供最大阻抗的频率ace="Calibri">faace="宋体">（反谐振频率）之间的频率范围内变为电感性的。它在其他频率范围内变为电容。这意味着双端子谐振器的机械振荡可以用等效电路代替，该等效电路由串联和并联谐振电路的组合构成，其中包括电感器ace="Calibri">Lace="宋体">，电容器ace="Calibri">Cace="宋体">和电阻器ace="Calibri">R.ace="宋体">在谐振频率附近，等效电路可以表示如图ace="Calibri">1.4ace="宋体">所示。

frace="宋体">和ace="Calibri">f aace="宋体">频率由压电陶瓷材料及其物理参数决定。等效电路常数可以从以下公式确定：

ace="宋体">考虑到frace="宋体">≤ace="Calibri">face="宋体">≤ace="Calibri">faace="宋体">的有限频率范围，阻抗给出为ace="Calibri">Z = R e + jwL eace="宋体">（ace="Calibri">Leace="宋体">≤ace="Calibri">= 0ace="宋体">），如图ace="Calibri">1.5ace="宋体">所示。 陶瓷谐振器应当作为具有损耗ace="Calibri">R eace="宋体">（Ω）的电感器ace="Calibri">L eace="宋体">（ace="Calibri">Hace="宋体">）操作。

ace="宋体">图1.1ace="宋体">显示了陶瓷谐振器和石英晶体谐振器之间等效电路常数的比较。 注意，电容和ace="Calibri">Q mace="宋体">存在很大差异，这导致实际操作时振荡条件的差异。 附录中的表格显示了每种陶瓷谐振器的等效电路常数的标准值。

ace="宋体">除了期望的振荡模式之外，存在用于其他振荡模式的高次谐波。 ace="宋体">存在这些其他振荡模式是因为陶瓷谐振器使用机械共振。 ace="宋体">图1.6ace="宋体">显示了这些特征。

基本振荡电路

通常，振荡电路可分为以下三种类型：

1.ace="宋体">积极的反馈

2.ace="宋体">负电阻元件

3.ace="宋体">在陶瓷谐振器，石英晶体谐振器和ace="Calibri">LCace="宋体">振荡器的情况下，传输时间或相位的延迟，正反馈是首选电路。

ace="宋体">在使用LCace="宋体">的正反馈振荡电路中，通常使用ace="Calibri">Colpittsace="宋体">和ace="Calibri">Hartleyace="宋体">的调谐型反耦合振荡电路。 见图ace="Calibri">1.7ace="宋体">。

ace="宋体">在图1ace="宋体">中。 在图ace="Calibri">7ace="宋体">中，使用晶体管，它是最基本的放大器。

ace="宋体">振荡频率与Colpittsace="宋体">电路中由ace="Calibri">Lace="宋体">，ace="Calibri">C L1ace="宋体">和ace="Calibri">C L2ace="宋体">组成的电路的谐振频率大致相同，或者由ace="Calibri">Hartleyace="宋体">电路中的ace="Calibri">L 1ace="宋体">，ace="Calibri">L 2ace="宋体">和ace="Calibri">Cace="宋体">组成。 这些频率可以用下面的公式表示。

ace="宋体">在陶瓷谐振器振荡器中，利用陶瓷谐振器代替电感器，利用谐振器在谐振和反谐振频率之间变为电感的事实。 ace="宋体">最常用的电路是Colpittsace="宋体">电路。

ace="宋体">这些振荡电路的工作原理如图2.1ace="宋体">所示。 满足以下条件时发生振荡。

ace="宋体">环路增益：G =ace="宋体">α•β≥ace="Calibri">1

ace="宋体">相位量：φace="Calibri">T=ace="宋体">φace="Calibri">1+ace="宋体">φace="Calibri">2= 360ace="宋体">°•ace="Calibri">nace="宋体">（ace="Calibri">n = 1,2ace="宋体">，ace="Calibri">...ace="宋体">）

ace="宋体">在Colpittsace="宋体">电路中，使用φace="Calibri">1= 180ace="宋体">°的反转，并且在反馈电路中用ace="Calibri">Lace="宋体">和ace="Calibri">Cace="宋体">反转φace="Calibri">2= 180ace="宋体">°。 用陶瓷谐振器的操作可以认为是相同的。

应用

ace="宋体">典型的振荡电路：陶瓷谐振器最常见的振荡器电路是Colpittsace="宋体">电路。电路的设计随应用和要使用的ace="Calibri">ICace="宋体">等而变化。尽管电路的基本配置与晶体控制振荡器的基本配置相同，但机械ace="Calibri">Qace="宋体">的差异是由电路常数的差异引起的。一些典型的例子如下。

ace="宋体">设计考虑因素：使用逆变器门将数字ICace="宋体">配置为振荡电路变得越来越普遍。下页的图ace="Calibri">3.1ace="宋体">显示了带ace="Calibri">CMOSace="宋体">反相器的基本振荡电路的配置。

INV.1ace="宋体">用作振荡电路的反相放大器。 ace="Calibri">INV.2ace="宋体">用作波形整形器，也用作输出的缓冲器。

ace="宋体">反馈电阻R face="宋体">在逆变器周围提供负反馈，以便在通电时振荡开始。

ace="宋体">如果R face="宋体">的值太大而输入逆变器的绝缘电阻很低，则由于环路增益的损失，振荡将停止。而且，如果ace="Calibri">R face="宋体">太大，则可以将来自其他电路的噪声引入振荡电路。显然，如果ace="Calibri">R face="宋体">太小，则环路增益会降低。 ace="Calibri">1Mace="宋体">Ω的ace="Calibri">R face="宋体">通常与陶瓷谐振器一起使用。

ace="宋体">阻尼电阻Rdace="宋体">具有以下功能，但有时省略。它使逆变器和反馈电路之间的耦合松动ace="Calibri">;ace="宋体">从而减小逆变器输出侧的负载。此外，反馈电路的相位稳定。它还提供了一种降低高频增益的方法，从而防止了寄生振荡的可能性。

ace="宋体">负载电容：负载电容C L1ace="宋体">和ace="Calibri">C L2ace="宋体">提供ace="Calibri">180ace="宋体">°的相位滞后。应根据应用，使用的ace="Calibri">ICace="宋体">和频率正确选择这些值。如果ace="Calibri">C L1ace="宋体">和ace="Calibri">C L2ace="宋体">的值低于必要值，则高频环路增益会增加，从而增加了寄生振荡的可能性。这特别有可能在厚度振动模式所在的ace="Calibri">4-5MHzace="宋体">附近。

ace="宋体">该电路中的振荡频率（f OSCace="宋体">）大致由下式表示。

ace="宋体">其中，f race="宋体">：陶瓷谐振器的谐振频率。

C1ace="宋体">：陶瓷谐振器的等效串联电容。

C0ace="宋体">：陶瓷谐振器的等效并联电容。

C L = C L1ace="宋体">•ace="Calibri">C L2 / C L1 + C L2

这清楚地表明振荡频率受负载电容的影响。当需要对振荡频率的严格公差时，应注意定义其值。

CMOSace="宋体">反相器：ace="Calibri">CMOSace="宋体">反相器可用作反相放大器ace="Calibri">; 4069 CMOSace="宋体">组的单级型最有用。由于增益过大，环形振荡或ace="Calibri">CRace="宋体">振荡是使用三级缓冲型逆变器（如ace="Calibri">4049ace="宋体">组）时的典型问题。 ace="Calibri">ECSace="宋体">采用ace="Calibri">RCA CD4O69UBEace="宋体">作为ace="Calibri">CMOSace="宋体">标准电路，如图ace="Calibri">3.2ace="宋体">所示。

HCMOSace="宋体">逆变器电路：最近，高速ace="Calibri">CMOSace="宋体">（ace="Calibri">HCMOSace="宋体">）越来越多地用于允许微处理器的高速和低功耗的电路。

HCMOSace="宋体">逆变器有两种类型：非缓冲ace="Calibri">74HCUace="宋体">系列和带缓冲器的ace="Calibri">74HCace="宋体">系列。 ace="Calibri">74HCUace="宋体">系统是陶瓷谐振器的最佳选择。见图ace="Calibri">3.3

TTLace="宋体">逆变器电路：由于阻抗匹配，负载电容ace="Calibri">C L1ace="宋体">和ace="Calibri">C L2ace="宋体">的值应大于ace="Calibri">CMOSace="宋体">的值。此外，反馈电阻ace="Calibri">R face="宋体">应小至几ace="Calibri">Kace="宋体">Ω。注意，需要偏置电阻ace="Calibri">R dace="宋体">来正确确定ace="Calibri">DCace="宋体">工作点。

频率相关：振荡器电路如图所示

ace="宋体">以下页面是ECSace="宋体">标准测试电路。这些电路中使用的逆变器被广泛接受为工业标准，因为它们的特性代表了同一系列（ace="Calibri">CMOS / HCMOS / TTLace="宋体">）中微处理器中的特性。当然，应用将使用不同的ace="Calibri">ICace="宋体">，并且可以预期，振荡器电路特性将因ace="Calibri">ICace="宋体">而异。

ace="宋体">通常，这种变化可以忽略不计，并且可以简单地通过将处理器分类为CMOSace="宋体">，ace="Calibri">HCMOSace="宋体">或ace="Calibri">TTLace="宋体">来选择陶瓷谐振器部件号。

ace="宋体">鉴于标准ECSace="宋体">陶瓷谐振器在下页中对测试电路进行ace="Calibri">100ace="宋体">％频率分类，因此将标准电路的振荡频率与客户指定电路的振荡频率相关联相对容易。

ace="宋体">例如，如果使用的微处理器是摩托罗拉6805ace="宋体">，频率为ace="Calibri">4MHzace="宋体">，那么正确的ace="Calibri">ECSace="宋体">部件号将是ace="Calibri">ZTA4.OMGace="宋体">（频率分类到ace="Calibri">CD4O69UBE CMOSace="宋体">测试电路）。电路参数应选择如下：

ace="宋体">通过实际设置该电路以及下面图3.1ace="宋体">所示的标准测试电路，可以确定使用带有ace="Calibri">6805ace="宋体">处理器的ace="Calibri">ZTA4.OMGace="宋体">时可以预期的平均偏移。 实际数据如下所示：

ace="宋体">根据这些数据，可以预测标准ZTA4.00MGace="宋体">谐振器的频率偏离原始的ace="Calibri">4.00MHzace="宋体">±ace="Calibri">0.5ace="宋体">％初始容差约ace="Calibri">+ 0.06ace="宋体">％。 这当然是一个可以忽略不计的转变，不会以任何方式影响电路性能。

 ace="宋体" style="font-family:宋体">各种IC / LSIace="宋体" style="font-family:宋体">电路：

ace="宋体">通过充分利用前面提到的特征，陶瓷谐振器与各种ICace="宋体">组合在一起被广泛应用。以下是一些实际应用示例。

ace="宋体">微处理器的应用：陶瓷谐振器是各种微处理器的最佳稳定振荡元件：4ace="宋体">位，ace="Calibri">8ace="宋体">位和ace="Calibri">16ace="宋体">位。由于微处理器参考时钟所需的一般频率容差为±ace="Calibri">2ace="宋体">％ ace="Calibri">-  3ace="宋体">％，因此标准单元满足此要求。向您的ace="Calibri">ECSace="宋体">或ace="Calibri">LSIace="宋体">制造商询问电路常数，因为它们随频率和使用的ace="Calibri">LSIace="宋体">电路而变化。图ace="Calibri">Aace="宋体">显示了具有ace="Calibri">4ace="宋体">位微处理器的应用程序，图ace="Calibri">Bace="宋体">显示了具有ace="Calibri">8ace="宋体">位微处理器的应用程序。

ace="宋体">遥控器ICace="宋体">：遥控器越来越成为一种常见功能。振荡频率通常为ace="Calibri">400-500 KHzace="宋体">，ace="Calibri">455KHzace="宋体">是最受欢迎的。该ace="Calibri">455KHzace="宋体">被载波信号发生器分频，从而产生大约ace="Calibri">38KHzace="宋体">的载波。

VCOace="宋体">（压控振荡器）电路：ace="Calibri">VCOace="宋体">电路用于电视和音频设备，因为信号需要与广播电台发送的导频信号同步处理。最初使用振荡电路，例如ace="Calibri">LCace="宋体">和ace="Calibri">RC;ace="宋体">然而，现在使用陶瓷谐振器，因为它们不需要调整并且具有优于旧型电路的稳定性。用于ace="Calibri">VCOace="宋体">应用的谐振器需要具有宽的可变频率

ace="宋体">其他：除上述用途外，陶瓷谐振器广泛用于ICace="宋体">用于语音合成和时钟生成。对于一般的定时控制应用，振荡频率通常由用户根据ace="Calibri">ICace="宋体">制造商推荐的工作频率范围选择。用给定的ace="Calibri">ICace="宋体">选择这个频率将决定什么电路值和哪个陶瓷谐振器是合适的。选择陶瓷谐振器部件号时，请联系您当地的ace="Calibri">ECSace="宋体">销售代表。

ace="宋体">如前所述，陶瓷谐振器有许多应用。一些更具特定应用的振荡器电路要求为该应用和ICace="宋体">开发独特的陶瓷谐振器。

振荡上升时间

ace="宋体">振荡上升时间是指在激活ICace="宋体">的电源时振荡从瞬态区域发展到稳定区域的时间。使用陶瓷谐振器时，它定义为在稳定条件下达到振荡电平的ace="Calibri">90ace="宋体">％的时间如图ace="Calibri">6.1ace="宋体">所示。

ace="宋体">上升时间主要是振荡电路设计的函数。通常，较小的负载电容，较高频率的陶瓷谐振器和较小尺寸的陶瓷谐振器将导致较快的上升时间。随着谐振器的电容减小，负载电容的影响变得更明显。图6.2ace="宋体">显示了对负载电容（ace="Calibri">C Lace="宋体">）和电源电压的上升时间的实际测量。值得注意的是，陶瓷谐振器的上升时间比石英晶体快一到二十倍。 （这一点在图ace="Calibri">6.3ace="宋体">中用图解说明）

ace="宋体">启动电压：启动电压是指振荡电路可以工作的最小电源电压。所有电路元件都会影响启动电压。它主要取决于ICace="宋体">的特性。图ace="Calibri">6.4ace="宋体">示出了相对于负载电容的起始电压特性的实际测量的示例。

陶瓷共振器振荡特性

ace="宋体">下面描述基本电路中振荡的一般特性。有关特定类型的ICace="宋体">和ace="Calibri">LSIace="宋体">的振荡特性，请与ace="Calibri">泰河电子ace="宋体">联系。

ace="宋体">在-20ace="宋体">°ace="Calibri">Cace="宋体">至ace="Calibri">+ 80ace="宋体">°ace="Calibri">Cace="宋体">的范围内，温度变化的稳定性为±ace="Calibri">0.3ace="宋体">至ace="Calibri">0.5ace="宋体">％，尽管根据陶瓷材料的不同而略有不同。负载电容（ace="Calibri">C L1ace="宋体">，ace="Calibri">C L2ace="宋体">）对振荡频率的影响相对较高，可以根据ace="Calibri">f OSCace="宋体">的公式计算ace="Calibri">.ffCace="宋体">。由于电容，变化约±ace="Calibri">0.1ace="宋体">％

ace="宋体">工作电压范围内的偏差为±ace="Calibri">0.1ace="宋体">％。 ace="Calibri">f OSCace="宋体">。也随ace="Calibri">ICace="宋体">的特性而变化。

ace="宋体">电源电压变化特性：有关给定振荡频率的实际稳定性测量示例，请参见下面的图1ace="宋体">。

ace="宋体">振荡水平：以下是振荡水平对温度，电源电压和负载电容（C L1ace="宋体">，ace="Calibri">C L2ace="宋体">）的实际测量示例。振荡水平要求在很宽的温度范围内保持稳定，并且温度特性应尽可能平坦。除非ace="Calibri">ICace="宋体">具有内部恒定电压电源，否则这种变化与电源电压呈线性关系。

关于ABRACONace="宋体">晶振公司你了解多少呢ace="Calibri">?ABRACONace="宋体">晶振公司成立于ace="Calibri">1992ace="宋体">年，总部位于德克萨斯州，是全球领先的无源晶振与机电定时，同步，电源连接和射频解决方案制造商。ace="Calibri">ABRACONace="宋体">晶振公司提供多种石英晶体和晶体振荡器，ace="Calibri">MEMSace="宋体">振荡器，实时时钟（ace="Calibri">RTC),ace="宋体">蓝牙模块，陶瓷谐振器，ace="Calibri">SAWace="宋体">滤波器和谐振器，电源和ace="Calibri">RFace="宋体">电感器，变压器，电路保护元件和ace="Calibri">RFace="宋体">天线以及无线充电线圈等产品。ace="Calibri">ABRACONace="宋体">晶振公司规模庞大，致力于像全球供应优质的电子元器件产品。并且ace="Calibri">,ABRACONace="宋体">晶振公司已经通过了ace="Calibri">ISO9001-2008ace="宋体">认证，在德克萨斯州拥有设计和应用工程资源，并在德克萨斯州，加利福尼亚州，中国，台湾，新加坡，苏格兰，以色列，匈牙利，英国和德国等地设有销售办事处。并通过网络向全球分销提供货。

ABRACON CRYSTALace="宋体">公司为多个市场提供组件，包括物联网，工业控制，汽车，运输，通信，照明，消费以及其它设备，这些市场都需要不断的创新产品，并且，ace="Calibri">ABRACONace="宋体">晶振公司在电源连接，射频和定时技术方面都会推出新产品，并提供更先进的技术服务。

ace="宋体">最近ABRACONace="宋体">晶振公司发布了业界领先的ace="Calibri">LOTace="宋体">系列石英晶振，主要用于节能ace="Calibri">MCUace="宋体">和ace="Calibri">RFace="宋体">芯片组，功率优化的ace="Calibri">119fsace="宋体">超低抖动ace="Calibri">AX7ace="宋体">系列时钟晶体振荡器，产品应用比较广泛，或优化芯片性能，具有高效率的性能。为物联网协议和ace="Calibri">ARJM11 RJ45ace="宋体">设计的贴片以及外部天线，集成磁性支持10 / 100Base-Tace="宋体">，ace="Calibri">1000Base-Tace="宋体">，ace="Calibri">2.5GBase-Tace="宋体">和ace="Calibri">5GBase-T。ABRACONace="宋体">晶振公司在过去的ace="Calibri">12ace="宋体">个月内发布了超过ace="Calibri">20’000ace="宋体">个新零件号。ace="Calibri">ABRACONace="宋体">晶振公司拥有强大的销售服务以及技术支持团队ace="Calibri">.

ace="宋体">从早期的无线电到雷达，以及现在的数字计算，每个电路都需要一个时钟或心跳来指导其功能。时序控制从低功率到高精度的各种应用中的处理速率，数据连接和RFace="宋体">传输频带。时间已成为一个多元化的工程领域。考虑到可以设计时钟电路的多种方式以及每年引入该行业的许多进步，工程师应该定期重新考虑其时序考虑因素。以下是基本计时设备列表以及使用它们的最佳时间。

1.LCace="宋体">谐振器

LCace="宋体">谐振器是最简单和常用的定时电路，由放大器，电感器和电容器组成。主要优点包括低成本和易于集成，特别是在高频率下。然而，它不是非常准确，并且随温度变化很大。这种可变性提供了一个额外的属性：宽拉范围。因此，在开发小型或高度集成的压控振荡器（ace="Calibri">VCOace="宋体">）时，ace="Calibri">LCace="宋体">是首选的谐振器。这些振荡器在ace="Calibri">PCBace="宋体">或片上设计用于跟踪或锁定其他频率。由于温度可以使频率ace="Calibri">+/- 10,000 ppmace="宋体">或更高，因此ace="Calibri">LCace="宋体">不够精确，无法单独运行。

2.ace="宋体">陶瓷谐振器

陶瓷谐振器ace="宋体" style="font-family:宋体">的主要优点是成本。如果您正在寻找最低成本和稳定的解决方案，那么这项技术可以帮助您实现这一目标。不要指望在整个温度范围内稳定性小于+/- 1000ppmace="宋体" style="font-family:宋体">。该谐振器成本低，但不能用于精确或甚至部分精确的定时。玩具，低端设备和低端ace="Calibri" style="font-family:宋体">MCUace="宋体" style="font-family:宋体">应用程序等通用应用程序可以摆脱这种不精确的程度。如果您需要更高的精度，其他谐振器将帮助您。

3.ace="宋体">石英晶体

ace="宋体">石英晶体因其自补偿温度稳定性，出色的初始精度和适中的成本而成为时间之王。作为谐振器，它具有高Qace="宋体">值，可实现极低的在线噪声。批量生产已经对这些设备的精度和成本进行了微调，因此价格适中的晶体现在可以实现ace="Calibri">+/- 20ppmace="宋体">至ace="Calibri">+/- 50ppmace="宋体">的总体精度。它具有出色的稳定性，是当今许多连接协议的理想时间基础，从ace="Calibri">Wi-Fiace="宋体">，ace="Calibri">Zigbeeace="宋体">和蓝牙到汽车ace="Calibri">LIN / CANace="宋体">，以太网，ace="Calibri">UARTace="宋体">和工业应用。定时ace="Calibri">MCUace="宋体">和使用石英晶体的处理器提供的精度可以满足常见的连接协议。但是，有些协议需要更高的性能。ace="Calibri">晶体ace="宋体">的精度可以提高。

4.ace="宋体">石英晶体振荡器（ace="Calibri">XOace="宋体">）

ace="宋体">石英晶体振荡器集成了振荡器芯片和石英晶体。它提供了石英的准确性和低噪声优势，但降低了电路板走线引起的可变性。在某些情况下，振荡器芯片还将基本石英频率乘以应用所需的频率。在非常低噪声的系统中使用XOace="宋体">而不是裸石英晶体是必要的，例如高速通信，光学互连，光学模块，测试和测量以及先进的ace="Calibri">RFace="宋体">应用。ace="Calibri">XOace="宋体">以高频率提供低噪声，这对于使用普通晶体来说是难以实现的。高性能系统中使用的顶级频率如ace="Calibri">100MHzace="宋体">，ace="Calibri">156.25MHzace="宋体">或ace="Calibri">312.5MHzace="宋体">需要使用ace="Calibri">XOace="宋体">提供的差分ace="Calibri">LVPECLace="宋体">，ace="Calibri">LVDSace="宋体">，ace="Calibri">HCSLace="宋体">或ace="Calibri">CMLace="宋体">信号进行调理。

5.ace="宋体">温度补偿晶振（ace="Calibri">TCXOace="宋体">）

ace="宋体">虽然XOace="宋体">提供缓冲和频率转换，但它们跟踪石英晶体毛坯的精度。若干通信和电信应用，例如点对点ace="Calibri">RFace="宋体">，ace="Calibri">GNSS / GPSace="宋体">，移动电话，ace="Calibri">LPWANace="宋体">网关和其他精密ace="Calibri">RFace="宋体">连接系统，需要在整个温度范围内具有ace="Calibri">+/- 0.5ppmace="宋体">至ace="Calibri">+/- 2.5ppmace="宋体">的频率稳定性。ace="Calibri">Stratum IIIace="宋体">需要ace="Calibri">+/- 0.28ppmace="宋体">的稳定性。裸露的石英不够稳定，不易达到低于ace="Calibri">10ppmace="宋体">的稳定性。ace="Calibri">TCXOace="宋体">经历了一个制造流程，可以测量和校准其频率偏差。明显的缺点是成本。请记住，没有什么比终端系统中不可操作的数据链路更昂贵。

6.ace="宋体">烤箱控制的晶体振荡器（ace="Calibri">OCXOace="宋体">）

OCXOace="宋体">可以达到几乎不可想象的精度水平ace="Calibri">+/- 0.1ppmace="宋体">至ace="Calibri">0.1ppbace="宋体">或更高的温度。ace="Calibri">TCXOace="宋体">技术不仅使用温度校准。ace="Calibri">OCXOace="宋体">通过添加二阶控制 ace="Calibri">- ace="宋体">石英毛坯的温度来实现稳定性。在启动时，ace="Calibri">OCXOace="宋体">将石英毛坯加热到比环境温度高约ace="Calibri">10ace="宋体">度，并将温度控制在该水平，从而最大限度地减少温度扰动。在许多情况下，ace="Calibri">OCXOace="宋体">还具有机械防护冲击和振动功能，使终端系统能够实现最大时钟精度以满足要求。与军用和雷达相关的许多应用以及用于移动电话的基站收发信台（ace="Calibri">BTSace="宋体">）需要这种精确度。快速移动车辆中的先进高精度ace="Calibri">GPSace="宋体">也需要高精度。

7.ace="宋体">微电子机械系统（ace="Calibri">MEMSace="宋体">）

MEMSace="宋体">技术与石英并行发展。ace="Calibri">MEMSace="宋体">基于硅而非石英晶体，具有小型化和抗冲击和振动的优点。由于与ace="Calibri">MEMSace="宋体">谐振器相关的复杂性，ace="Calibri">MEMSace="宋体">的主要缺点是成本。虽然它可以用于晶体，ace="Calibri">XOace="宋体">和ace="Calibri">TCXOace="宋体">涵盖的各种应用中，但是当需要高耐久性时，ace="Calibri">MEMSace="宋体">是最佳的。此外，在尺寸为ace="Calibri">1.6 x 1.2mmace="宋体">的超小尺寸下，ace="Calibri">MEMSace="宋体">与晶体竞争非常激烈。可穿戴设备，无线充电板，工业控制，机器人，无人机和ace="Calibri">AR / VRace="宋体">等应用可以充分利用ace="Calibri">MEMSace="宋体">的耐用性和尺寸。

由于视频和其他内容的传送导致移动流量的增加，移动通信网络中基站的业务容量变得越来越紧张。作为解决方案，已经提出通过增加小小区的数量来减少宏小区的负担，并且预期将来对小小区的需求将继续增加。

ace="宋体">   另一方面，为了将每个网络节点和基站的时间误差减少到5Gace="宋体">，需要越来越高精度和高稳定性的时钟。

ace="宋体"> 应用于每个电信公司核心部分的顶部时钟（PRTC / T-GMace="宋体">）通过铯和铷等原子钟实现了极高的精度。安装在网络上的每个设备都与这个顶部时钟同步，但是如果由于某种原因无法实现同步，则需要以其自身的准确度继续通信定义了ace="Calibri">Holdoverace="宋体">的准确性，它确保了在时间之前基于同步数据的准确性，以及以其自身精度操作的自由运行的准确性。

高精度的TCXO(ace="宋体">温补晶振ace="Calibri">)ace="宋体">是可以作出温度补偿功能的振荡器，可实现与ace="Calibri">OCXO(ace="宋体">恒温晶体振荡器ace="Calibri">)ace="宋体">一样的高精度值ace="Calibri">.ace="宋体">这类的高精度ace="Calibri">TCXOace="宋体">振荡器主要用于网络基础设施ace="Calibri">.ace="宋体">为了在ace="Calibri">4Gace="宋体">以及ace="Calibri">5Gace="宋体">中实现高同步设置ace="Calibri">,ace="宋体">村田陶瓷谐振器公司正在开发频率稳定度为ace="Calibri">STRATUM 3ace="宋体">级或者更高级别的产品ace="Calibri">.ace="宋体">除了存在或者不存在ace="Calibri">Vcace="宋体">功能外ace="Calibri">,ace="宋体">输出波型还可以选择两种类型的：削波正弦和ace="Calibri">CMOS.

ace="宋体">虽然说5Gace="宋体">时代的到来是需要更精确的定时装置ace="Calibri">,ace="宋体">但ace="Calibri">OCXOace="宋体">晶振高精度装置往往在成本上面会有着很大的差异ace="Calibri">,ace="宋体">尺寸功耗大等问题都会影响到客户的使用与设计ace="Calibri">.ace="宋体">因此ace="Calibri">,muRataace="宋体">晶振公司经过多方面的研究与探讨ace="Calibri">,ace="宋体">从ace="Calibri">TCXOace="宋体">振荡器着手ace="Calibri">,ace="宋体">通过提高ace="Calibri">TCXOace="宋体">的准确性从而创造一个不需要ace="Calibri">OCXOace="宋体">振荡器的世界ace="Calibri">.

ace="宋体">村田陶瓷振荡器公司所研发的高精度TCXOace="宋体">振荡器具有与ace="Calibri">OCXOace="宋体">振荡器相同的温度特性ace="Calibri">,ace="宋体">在ace="Calibri">-40~+85ace="宋体">度的温度范围内具有ace="Calibri">+-200ppbace="宋体">的高精度。以确保ace="Calibri">G.8262ace="宋体">对以太网设备时钟所需要的精度ace="Calibri">.ace="宋体">以确保可以正常自由的运行ace="Calibri">.

ace="宋体">现村田陶瓷振荡子晶振公司正在开发具有扩展温度范围的产品,ace="宋体">以应对恶劣的环境ace="Calibri">.

日ace="宋体">本村田新研发出一款MEMSace="宋体">谐振器，尺寸仅有ace="Arial">0.9*0.6*0.3mmace="宋体">。实现了现石英晶体谐振器达不到超小尺寸，并且低ace="Arial">ESRace="宋体">特性的产品。MEMSace="宋体">谐振器的诞生可代替许多石英晶体谐振器。有很多人就想问了什么是ace="Arial">MEMSace="宋体">谐振器？它跟振荡器有什么区别？ace="Arial">MEMSace="宋体">谐振器有哪些特点？工作原理有哪些？使用都需要注意一些什么问题？等等一大串的问题就随之而来了。

那么我们将一一把问题给大家回复。

ace="宋体"> 首先，大家肯定是会对日本村田陶瓷晶振制作所研发出的产品有些疑问，什么是MEMSace="宋体">呢？其实ace="Arial">MEMSace="宋体">指的是微机电系统（ace="Arial">Micro Mlectro Mechanical Systems),ace="宋体">这种装置运用了半导体生产工艺技术，具有三维微细结构。除了面对ace="Arial">MEMSace="宋体">谐振器还有一种是振荡器，ace="Arial">MEMSace="宋体">振荡器跟其它普通石英晶体振荡器是一样的，将振荡用电路也谐振器融为一体的装置。可用科尔皮兹振荡电路之类的普通振荡电路驱动。

WMRAG32K76CS1C00R0谐振器是村田MEMSace="宋体">技术的代表作品。该产品具有体极柢的ace="Calibri">ESRace="宋体">特性以及极小尺寸封装，这个是目前石英晶体谐振器无法实现的突破。极小的尺寸有助于减小安装面积，通过优化ace="Calibri">ICace="宋体">增益，实现了低ace="Calibri">ESRace="宋体">的ace="Calibri">MEMSace="宋体">谐振器，降低了功耗。也可用于回流焊接，引线键合和传递模型。WMRAG32K76CS1C00R0谐振器具有晶体该有的特性，32.768KHZace="宋体">标频以及ace="Calibri">20PPMace="宋体">标准稳定偏差。可在ace="Calibri">-30~+85ace="宋体">度下正常工作。驱动电平在ace="Calibri">0.2ace="宋体">μace="Calibri">Wace="宋体">以内。当您考虑置换晶体的时候，要注意晶体谐振器和ace="Calibri">MEMSace="宋体">谐振器的负载电容量值不同。

ace="宋体">并且要知道MEMSace="宋体">谐振器与普通石英晶体谐振器的区别。

1. Introduction 

When ordering crystals for oscillators that are to operate at a frequency f, e.g. 32.768 kHz or 20 MHz, it is usually not sufficient to specify the frequency of operation alone. While the crystals will oscillate at a frequency near their series resonant frequency, the actual frequency of oscillation is usually slightly different from this frequency (being slightly higher in “parallel resonant circuits”).1 

So, suppose you have a crystal oscillator circuit and you want to purchase crystals such that when placed in this circuit the oscillation frequency is f. What do you need to tell the crystal manufacturer to accomplish this? Do you need to send a schematic of the oscillator design with all the associated details of its design, e.g. choice of capacitors, resistors, active elements, and strays associated with the layout? Fortunately, the answer is no. In addition to the frequency f, all that is needed is a single number, the load capacitance CL . 

2. What is CL ? 

Suppose your crystal oscillator operates at the desired frequency f. At that frequency, the crystal has complex impedance Z, and for the purposes of frequency of operation, this is the only property of the crystal that matters. Therefore, to make your oscillator operate at the frequency f, you need crystals that have impedance Z at the frequency f. So, at worst, all you need to specify is a single complex number Z = R+jX. In fact, it is even simpler than this. 

While in principal one should specify the crystal resistance R at the frequency f, usually the crystal-to- crystal variation in R and the oscillator’s sensitivity to this variation are sufficiently low that a specification of R is not necessary. This is not to say that the crystal resistance has no effect; it does. We shall discuss this further in Section 4. 

So, that leaves a single value to specify: The crystal reactance X at f. So, one could specify a crystal having a reactance of 400 ? at 20 MHz. Instead,however, this is normally done by specifying a capacitance C L and equating.

where we have set ω = 2πf. Physically, at this frequency, the impedance of the series combination of the crystal and a capacitance C L has zero phase (equivalently, has zero reactance or is purely resistive). See Figure 1. To see this, consider

where the second step follows by Equation (1) and the fact that the reactance of a capacitance C is -1/( ωC).

Figure 1—This series combination has zero-phase impedance at a frequency where the crystal has load capacitance CL

So, the task of assuring proper oscillation frequency is the task of providing components (crystals in this case) that, at the specified frequency, have the required reactance, which is stated in terms of a capacitance CL by Equation (1).2 For example, instead of specifying crystals having a reactance of 400 ? at 20 MHz, we specify crystals having a load capacitance of 20 pF at 20 MHz, or more normally, we specify that the crystal frequency be 20 MHz at a load capacitance of 20 pF. 

In “parallel resonant circuits,” CL is positive, typically being between 5 pF and 40 pF. In this case the crystal operates in that narrow frequency band between the crystal’s series and parallel resonant frequencies (F s and F p , respectively).

While a truly “series resonant circuit” does not have a load capacitance associated with it [or perhaps an infinite value by Equation (1)], most “series resonant circuits” actually operate slightly off of the series resonant frequency and therefore do have a finite load capacitance (that can be positive or negative).However, if this offset is small and specifying a load capacitance is not desired, it can either be ignored or handled by a slight offset in the specified frequency f.

As we shall see in Section 4, both the oscillator and the crystal determine C L . However, the crystal’s role is rather weak in that in the limit of zero resistance,the crystal plays no role at all in determining C L . In this limiting case, it makes sense to refer to C L as the oscillator load capacitance as it is determined entirely by the oscillator. However, when it comes time to order crystals, one specifies crystals having frequency f at a load capacitance C L , i.e. it is a condition on the crystal’s frequency. Because of this,it would be reasonable to refer to C L as the crystal load capacitance. For the sake of argument, we simply avoid the issue and use the term loadcapacitance.

注释：1> When ordering crystals for series resonant operation,instead of specifying a value for C L , be sure to state that the frequency f refers to the series-resonant frequency, F s .

2> This is not to say that all aspects of frequency determination are tied to this single number. For example,other aspects of the crystal and oscillator determine whether the correct mode of oscillation is selected and the system’s frequency stability (short and long term).

3. Defining F L at C L

We now take Equation (1) as our defining relation for what we mean by a crystal having a given frequency at a given load capacitance.

Definition: A crystal has frequency F L at a load capacitance C L when the reactance X of the crystal at frequency F L is given by Equation (1), where now ω = 2πF L .

Recall that, around a given mode, the reactance of a crystal increases from negative values, through zero at series resonance, to large positive values near parallel resonance where it rapidly decreases to large negative values, and then again it increases towards zero. (See Reference [1].) By excluding a region around parallel resonance, we have a single frequency for each value of reactance. In this way,we can associate a frequency F L given a value of C L .So, positive values of C L correspond to a frequency between series and parallel resonance. Large negative values of C L , correspond to a frequency below series resonance while smaller negative values correspond to frequencies above parallel resonance.(See Equation (3) below.)

3.1. The crystal frequency equation So, how much does the frequency of oscillation depend on the load capacitance C L ? We can answer this question by determining how the crystal frequency F L depends on the crystal load capacitance CL . One can show that to a very good approximation that

where C 1 and C 0 are the motional and static capacitances of the crystal, respectively. (See Reference [1] for a derivation and discussion of this relation.) For the purposes of this note, we shall refer to Equation (3) as the crystal frequency equation.

This shows the dependence of a crystal oscillator’s operational frequency on its load capacitance and its dependence on the crystal itself. In particular, the fractional frequency change when changing the load capacitance from C L1 to C L2 is given to good approximation by

3.2. Trim sensitivity

Equation (3) gives the dependence of operating frequency F L on the load capacitance C L . The negative fractional rate of change of the frequency with C L is known as the trim sensitivity, TS. Using Equation (3), this is approximately

From this we see that the crystal is more sensitive to given change in C L at lower values of C L .

4. But what determines C L ?

Consider the simple Pierce oscillator consisting of a crystal, an amplifier, and gate and drain capacitors as shown in Figure 2.

There are at least three stray capacitances that must be considered in trying to calculate the load capacitance of the Pierce oscillator circuit.

1.  An added capacitance from the input of the amplifier to ground. Sources for this could be the amplifier itself and trace capacitance to ground. As this capacitance is in parallel with C G , we can simply absorb this into our definition of C G . (That is C G is the capacitance of the capacitor to ground plus any additional capacitance to ground on this side of the amplifier.)

2.  An added capacitance from the output of the amplifier to ground. Sources for this could be the amplifier itself and trace capacitance to ground. As this capacitance is in parallel with C D , we can simply absorb this into our definition of C D . (That is C D is the capacitance of the capacitor to ground plus any additional capacitance to ground on this side of the amplifier.)

3.  A stray capacitance C s shunting the crystal as shown in Figure 2.

Redefining C G and C D as discussed above, it then follows [2] that one of the conditions for oscillation is 

Where

is the impedance of the parallel combination of the crystal and the capacitance C s and R o is the output resistance of the amplifier.

It can be shown that the crystal resistance R as a function of load capacitance C L is given approximately by (provided C L is not too small)

where R 1 is the motional resistance of the crystal [1].It then follows that (provided C L – C s is not too small)

And

With these results, Equation (6) gives the following equation for C L

where R ′ is approximated by Equation (9). Note that the equation for C L is actually a bit more complicated than it might seem at first as R ′ depends upon on C L.It can be seen that C L decreases as R 1 increases, and so by Equation (3), the frequency of operation increases with crystal resistance. So, the load capacitance does have a dependence on the crystal itself. But as we have mentioned previously, the variation in crystal resistance and resulting sensitivity to this variation is usually sufficiently low that the dependence can be ignored. (In this case, a nominal value for crystal resistance is used in calculating C L .)

However, sometimes the resistance effect cannot be ignored. Two crystals tuned so that both have exactly the same frequency at a given load capacitance C L can oscillate at different frequencies in the same oscillator if their resistances differ. This slight difference leads to an increase in the observed system frequency variation above that due to crystal frequency calibration errors and the board-to-board component variation.

Note that in the case of zero crystal resistance (or at least negligible compared to the output resistance Ro of the amplifier), Equation (11) gives

So, in this case, the load capacitance is the stray capacitance shunting the crystal plus the series capacitance of the two capacitances on each side of the crystal to ground.

5. Measuring CL

While in principal one could calculate C L from the circuit design, an easier method is simply to measure C L . This is also more reliable since it does not rely on the oscillator circuit model, takes into account the strays associated the layout (which can be difficult to estimate), and it takes into account the effect of crystal resistance. Here are two methods for measuring C L .

5.1 Method 1

This method requires an impedance analyzer, but does not require knowledge of the crystal parameters and is independent of the crystal model.

1.  Get a crystal that is similar to those that will be ordered, i.e. having similar frequency andresistance.

2.  Place this crystal in the oscillator and measurethe frequency of operation F L . In placing the crystal into the circuit, be careful not to damage it or do anything to cause undue frequency shifts.(If soldered in place, allow it to cool down to room temperature.) A good technique that avoids soldering is simply to press the crystal onto the board’s solder pads using, for example,the eraser end of a pencil and observe the oscillation frequency. Just be careful that the crystal makes full contact with the board. The system can still oscillate at a somewhat higher frequency without the crystal making full contact with the board.

3.  Using an impedance analyzer, measure the reactance X of the crystal at the frequency F L determined in Step 2.

4.  Calculate C L using Equation (1) and the measured values for F L ( ω = 2πF L ) and X at F L .

5.2 Method 2

This method is dependent upon the four-parameter crystal model and requires knowledge of these parameters (through your own measurement or as provided by the crystal manufacturer).

1.  Get a crystal that is similar to those that will be ordered, i.e. having similar frequency and resistance.

2.  Characterize this crystal. In particular measure its series frequency Fs , motional capacitance C1,and static capacitance C0.

3.  Place this crystal in the oscillator and measure the frequency of operation F L (as in Method 1,Step 2.)

4.  Calculate C L using Equation (3) and the measured values for F L , F s , C 1 , and C 0 .

It is recommended that either procedure be followed with at least 3 crystals. When done properly, this technique often gives values for C L that are consistent to about 0.1 pF. Further confidence in the final results can be found by repeating the procedure for a number of boards to estimate the board-to-board variation of C L .

Note that in the above, F L does not have to be precisely the desired oscillation frequency f. That is, the calculated value for C L is not a strong function of the oscillation frequency since normally only the crystal is strongly frequency dependent. If, for some reason, the oscillator does have strong frequency dependent elements, then using this procedure would be quite difficult.

6. Do I really need to specify a value for CL ?

There are at least three cases where a specification of C L is not necessary:

1.  You intend to operate the crystals at their series-resonant frequency.

2.  You can tolerate large errors in frequency (on theorder of 0.1% or more).

3.  The load capacitance of your circuit is sufficiently near the standard value (see crystal data sheet) that the frequency difference is tolerable. This difference can be calculated with Equation (4).

If your application does not meet one of the three conditions above, you should strongly consider estimating the load capacitance of your oscillator and use this value in specifying your crystals.

What is Tri-State Function?

トライステート関数とは

1. In oscillator with Tri-state function, oscillator output can be controlled by the Tri-state pin as follows:
Logic High : Output Enable
Logic Low :Output Disable

トライステート機能付きオシレータでは、次のようにトライステートピンでオシレータ出力を制御できます。
ロジックハイ：出力イネーブル
ロジックロー：出力ディセーブル
2. The Tri-state function would allow output pin to assume high-impedance state, effectively removing the oscillator output from the circuit.

トライステート機能により、出力ピンをハイインピーダンス状態にすることができ、回路から発振器の出力を効果的に取り除くことができます。

3. Oscillator circuits can remain on or be turned off while output is disabled in Tri-State.

出力がトライステートでディスエーブルされている間、発振回路はオンのままにするかオフにすることができます。

Oscillator Operating Mode in Tri-state:Oscillator Circuits Off

トライステートの発振器動作モード：発振器回路オフ

•Advantage :Lower standby current

•利点：スタンバイ電流が低い

•Drawback :Longer startup time:( Fundamental mode > 0.2mS),( 3rd Overtone mode > 2mS)

•欠点：起動時間が長くなります:(基本モード> 0.2ミリ秒）、（3倍音モード> 2ミリ秒）

Oscillator Operating Mode in Tri-state:Oscillator Circuits On

トライステートのオシレータ動作モード：オシレータ回路オン

•Advantage:Shorter output enable time(< 0.1mS)

利点：短い出力イネーブル時間（<0.1mS）

•Drawback:Higher standby current

欠点：高いスタンバイ電流

Standby Current Comparison between Different Oscillator Operating Mode

異なる発振器動作モード間の待機電流の比較

•Only PX/PY series have oscillator on/off option when output is disabled.

出力が無効の場合、PX / PYシリーズのみオシレータのオン/オフオプションがあります。

•All other oscillator series have oscillator turned off in Tri-state.

他のすべての発振器シリーズは、トライステートで発振器がオフになっています。

How to Disable Tri-State Function

トライステート機能を無効にする方法

•If Tri-state function is no needed, the Tri-state pin shall be connected to the Vcc pin or left floating.

トライステート機能が不要な場合は、トライステートピンをVccピンに接続するか、フローティングのままにします。

There is a internal pull- up resistor which would enable output if Tri-state pin is left floating.

トライステートピンをフローティングのままにしておくと、出力をイネーブルする内部プルアップ抵抗があります。

•TAITIEN recommends connecting Tri-State pin to VCC if Tri-state function is not needed.

トライステート機能が不要な場合は、トライステート端子をVCCに接続することをお勧めします。

FOX CRYSTAL晶振公司成立于1979年，美国福克斯晶振电子有限公司总部位于美国的佛罗里达州的迈尔斯堡。福克斯电子公司的成立使得该公司成为美国领先的高精度，高可靠性的频率元器件制造供应商。按当时的情况来看，FOX晶振公司还是处于一个小型的家族式石英晶体和振荡器的供应商。

美国FOX晶振公司在过去的32年中持续增长，其中一个重要因素离不开其研发部门。福克斯晶振的工程师开发出了几百种产品，而且这些产品为晶体和振荡器的性能，精度以及可靠性带来了认可的新标准。并可以不断的增长业务的需求，缩短了交付晶体的周期。

FOX CRYSTAL Crystal Company was founded in 1979, and Fox Crystal Electronics Co., Ltd. is headquartered in Fort Myers, Florida, USA. The establishment of Fox Electronics has made the company a leading supplier of high-precision, high-reliability frequency components in the United States. According to the situation at the time, FOX Crystal is still a supplier of small family quartz crystals and oscillators.

The US FOX Crystal Company has continued to grow over the past 32 years, and one of the important factors is inseparable from its R&D department. Engineers at Fox Crystal have developed hundreds of products that bring new standards of acceptance for the performance, accuracy and reliability of crystals and oscillators. And can continue to grow business needs, shortening the cycle of delivering crystals.

关于HOSONIC鸿星晶振公司可能挺多人也知道，HOSONIC CRYSTAL鸿星晶振股份有限公司成立于1979年在台湾设立登记成立公司，登记的资本为新台币200万元。公司成立之后便于台湾投入石英晶体研发制造.1994年新增资本3400万元，开始大力研发生产石英晶体振荡器，石英晶振，贴片晶振，压控振荡器的研发生产。

About HOSONIC CRYSTAL Company may know that HOSONIC CRYSTAL was established in 1979 to establish a registered company in Taiwan with a registered capital of NT$2 million. After the establishment of the company, it is convenient for Taiwan to invest in the research and development of quartz crystal. In 1994, the company added 34 million yuan of capital, and began to vigorously research and develop the production and production of quartz crystal oscillator, quartz crystal oscillator, patch crystal oscillator and voltage controlled oscillator.

台湾NSK晶振公司不仅生产石英晶振,石英晶体谐振器,晶体振荡器,温补晶振,压控晶体,还生产陶瓷谐振器(Ceramic Resonator),陶瓷滤波器(Ceramic Filter),ZTA陶瓷晶振,ZTT陶瓷晶振,3.58M,6M,4M,8M,16M,24M,27M频率均有现货供应.ZTA晶振可从低频1M到50MHZ,主要应用于电视遥控器,风扇遥控器,USB,鼠标等产品.

NSK Ceramic Resonator

acing="0" class="ke-zeroborder">	NRA ZTA/ MG, MT, MX	DIP	1.8 MHz to 50.0 MHz	10.0*5.0*10.0

acing="0" class="ke-zeroborder">	NRE ZTTCV MT, MX	SMD	8.0 to 50 MHz	3.7*3.1*1.2

acing="0" class="ke-zeroborder">	NRE ZTTCS MT, MX	SMD	7.0 to 50 MHz	4.7*4.1*1.6

acing="0" class="ke-zeroborder">	NRE ZTTCC MG	SMD	2 to 6.99 MHz	7.4*3.4*1.8

acing="0" class="ke-zeroborder">	NRD ZTACV MT, MX	SMD	8.0 to 50 MHz	3.7*3.1*1.2

acing="0" class="ke-zeroborder">	NRD ZTACS MT, MX	SMD	7.0 to 50 MHz	4.7*4.1*1.6

acing="0" class="ke-zeroborder">	NRD ZTACC MG	SMD	2.0 to 6.99 MHz	7.4*3.4*1.8

acing="0" class="ke-zeroborder">	NRT ZTT/ MG, MT, MX	DIP	1.8 MHz to 50 MHz	10.0*5.0*10.0

NSK Ceramic Filter

陶瓷滤波器LT4.5MB,LT5.5MB,LT6.5MB可以免提提供样品测试,陶瓷滤波器主要应用于TV/VCR产品等.L10.7M陶瓷滤波器均可在线供应.

acing="0" class="ke-zeroborder">	NRF LT4.5MB	DIP	4.43MHz to 6.5MHz	5*3.2

acing="0" class="ke-zeroborder">	NRF LTCA/CV	SMD	10.7MHz	6.9*2.9*1.5

acing="0" class="ke-zeroborder">	NRF JT4.5MD	DIP	4.5MHz to 6.5MHz	9.0*5.0*10.0

acing="0" class="ke-zeroborder">	NRF JT4.5MC	DIP	4.5MHz to 6.5MHz	9.0*5.0*10.0

acing="0" class="ke-zeroborder">

NRF JT10.7M

SMD

10.7MHz

9.0*5.0*7.0

Taiwan NSK Crystal Co., Ltd. not only produces quartz crystal oscillator, quartz crystal resonator, crystal oscillator, temperature-compensated crystal oscillator, voltage-controlled crystal, but also ceramic resonator (Ceramic Resonator), ceramic filter (Ceramic Filter), ZTA ceramic crystal, ZTT ceramic. Crystal oscillator, 3.58M, 6M, 4M, 8M, 16M, 24M, 27M frequency are available from stock. ZTA crystal oscillator can be used from low frequency 1M to 50MHZ, mainly used in TV remote control, fan remote control, USB, mouse and other products.

acing="0" class="ke-zeroborder">	NAOD 75	CMOS	1.0 to 125.0 MHz	7*5*1.6

acing="0" class="ke-zeroborder">	NAOH 53	CMOS	1.0 to 125.0 MHz	5*3.2*1.3

acing="0" class="ke-zeroborder">	NAOK 32	CMOS	2.0 to 54.0 MHz	3.2*2.5*1.2

acing="0" class="ke-zeroborder">	NAOL 22	CMOS	2.0 to 50 MHz	2*2.5*0.95

acing="0" class="ke-zeroborder">	NADD 75	LVDS	77.76 MHz ~ 622.08 MHz	7*5*1.9

acing="0" class="ke-zeroborder">	NAPD 75	LVPECL	75 MHz ~ 622.08 MHz	7*5*1.9

acing="0" class="ke-zeroborder">	NAVD-6	CMOS	1.0 MHz to 52.0 MHz	7*5*1.8

acing="0" class="ke-zeroborder">

NAVH-6

CMOS

12MHz ~ 35.328MHz

5*3.2*1.5

acing="0" class="ke-zeroborder">	NAOD 75	CMOS	32.768 KHz	7*5*1.6

acing="0" class="ke-zeroborder">	NAOH 53	CMOS	32.768 KHz	5*3.2*1.5

acing="0" class="ke-zeroborder">	NAOK 32	CMOS	32.768 KHz	3.2*2.5*1.2

ace="Microsoft YaHei">

acing="0" class="ke-zeroborder" style="border-collapse: collapse; border-spacing: 0px; font-size: inherit;">

NAON 21

CMOS

2.0 to 50 MHz

2.05*1.65*0.75

TXC晶振有分好多種類型,溫補晶體振蕩器,壓控振蕩器,恒溫晶體振蕩器OCXO振蕩器.以下泰河電子為大家整理提供已分好類別的TXC溫補振蕩器及VCXO振蕩器選型表,以供大家選型參考使用.雖然TXC晶振的型號眾多,但是並不會難記.

TXC压控振荡器VCXO系列 - CMOS
	Model	Frequency	Stability (-40~85ºC)	Voltage	Output	Oscillation	Dimensions
	6U	1 ~ 59MHz	±50ppm	3.3V, 5V	CMOS	Fundamental	7 x 5 x 1.3mm
	BR	60 ~ 200MHz	±50ppm	3.3V	CMOS	Fundamental	7 x 5 x 1.3mm
	CR	50 ~ 200MHz	±50ppm	3.3V	CMOS	Fundamental	5 x 3.2 x 1.2mm

acing:="" -1.5px;"="">TXC压控振荡器VCXO系列 - 差分晶振 一般来说单相输出称之为晶体振荡器,并以正弦波或者CMOS波型(矩型波)输出为主要代表. 剪切的正弦波输出具有类似圆角矩形的波形,并常用于RF电路,因为它抑制了不必要的谐波.TCXO(温度补偿晶体振荡器)被称为削波正弦波输出的产物.由于CMOS波输出是对应于数字信号处理的逻辑电子的信号输出,所以有利于数字信号的传送,并用于时钟,如CPU等.
	Model	Frequency	Stability (-40~85ºC)	Voltage	Output	Oscillation	Dimensions
	BJ	60 ~ 200MHz	±50ppm	3.3V	LVPECL	Fundamental	7 x 5 x 1.3mm
	BK	60 ~ 700MHz	±50ppm	3.3V	LVPECL	PLL	7 x 5 x 1.3mm
	BN	60 ~ 200MHz	±50ppm	3.3V	LVDS	Fundamental	7 x 5 x 1.3mm
	BP	60 ~ 700MHz	±50ppm	3.3V	LVDS	PLL	7 x 5 x 1.3mm
	CJ	60 ~ 200MHz	±50ppm	3.3V	LVPECL	Fundamental	5 x 3.2 x 1.2mm
	CN	50 ~ 200MHz	±50ppm	3.3V	LVDS	Fundamental	5 x 3.2 x 1.2mm

acing:="" -1.5px;"="">TXC温补振荡器TCXO系列 - Basic 什么是温补晶振。来自温度传感器的输出信号用于通过补偿网络产生校正电压。 校正电压施加到VCXO中的变容二极管。 电容变化可以补偿晶体的频率与温度特性.
	Model	Frequency	Stability (-30~85ºC)	Operating Temp	Voltage	Output	Dimensions
	7Q	13 ~ 52MHz	±2ppm	-40~+85ºC	2.4V-3.3V	Clipped Sinewave	3.2 x 2.5 x 1mm
	7L	13 ~ 52MHz	±2ppm	-40~+85ºC	1.8V-3.3V	Clipped Sinewave	2.5 x 2 x 0.8mm
	7Z	26 ~ 52MHz	±2ppm	-40~+85ºC	1.8V-3.3V	Clipped Sinewave	2.0 x 1.6 x 0.8mm
	8P	26 ~ 52MHz	±2ppm	-40~+85ºC	1.8V-3.3V	Clipped Sinewave	1.6 x 1.2 x 0.6mm

TXC温补振荡器TCXO系列 - GPS专用
	Model	Frequency	Stability (-30~85ºC)	Operating Temp	Voltage	Output	Dimensions
	7Q	13 ~ 52MHz	±0.5ppm	-40~+85ºC	2.4V-3.3V	Clipped Sinewave	3.2 x 2.5 x 1mm
	7L	13 ~ 52MHz	±0.5ppm	-40~+85ºC	1.8V-3.3V	Clipped Sinewave	2.5 x 2 x 0.8mm
	7Z	26 ~ 52MHz	±0.5ppm	-40~+85ºC	1.8V-3.3V	Clipped Sinewave	2.0 x 1.6 x 0.8mm
	8P	26 ~ 52MHz	±0.5ppm	-40~+85ºC	1.8V-3.3V	Clipped Sinewave	1.6 x 1.2 x 0.6mm

TXC温补振荡器TCXO系列 - 高精度振荡器
	Model	Frequency	Stability (-40~85ºC)	Voltage	Output	Dimensions
	7N	10 ~ 52MHz	±0.28ppm	2.7V-5.5V	Clipped Sinewave /CMOS	7 x 5 x 2mm
	7P	10 ~ 52MHz	±0.28ppm	2.7V-5.5V	Clipped Sinewave /CMOS	5 x 3.2 x 1.2mm

ace="arial, helvetica, clean, sans-serif">ace="arial, helvetica, clean, sans-serif">TXC恒温晶体振荡器OCXO系列 - CMOS
	ace="arial, helvetica, clean, sans-serif" style="font-size:14px">Model	ace="arial, helvetica, clean, sans-serif" style="font-size:14px">Frequency	ace="arial, helvetica, clean, sans-serif" style="font-size:14px">Stability	ace="arial, helvetica, clean, sans-serif" style="font-size:14px">Voltage	ace="arial, helvetica, clean, sans-serif" style="font-size:14px">Output	ace="arial, helvetica, clean, sans-serif" style="font-size:14px">Dimensions
ace="arial, helvetica, clean, sans-serif">	ace="arial, helvetica, clean, sans-serif">OC	ace="arial, helvetica, clean, sans-serif">10 ~ 25MHz	ace="arial, helvetica, clean, sans-serif">±5ppb (0~70ºC)	ace="arial, helvetica, clean, sans-serif">5, 12V	ace="arial, helvetica, clean, sans-serif">CMOS	ace="arial, helvetica, clean, sans-serif">36 x 27mm
ace="arial, helvetica, clean, sans-serif">ace="arial, helvetica, clean, sans-serif">	ace="arial, helvetica, clean, sans-serif">OB	ace="arial, helvetica, clean, sans-serif">10 ~ 25MHz	ace="arial, helvetica, clean, sans-serif">±10ppb (0~75ºC)	ace="arial, helvetica, clean, sans-serif">3.3, 5V	ace="arial, helvetica, clean, sans-serif">CMOS	ace="arial, helvetica, clean, sans-serif">25 x 25mm
ace="arial, helvetica, clean, sans-serif">	ace="arial, helvetica, clean, sans-serif">OA	ace="arial, helvetica, clean, sans-serif">10 ~ 40MHz	ace="arial, helvetica, clean, sans-serif">±200ppb (-30~70ºC)	ace="arial, helvetica, clean, sans-serif">3.3, 5V	ace="arial, helvetica, clean, sans-serif">CMOS	ace="arial, helvetica, clean, sans-serif">ace="arial, helvetica, clean, sans-serif" style="font-size:12px">20 x 20mm