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Comment spécifier un résonateur à quartz

Comment spécifier un résonateur à quartz

Lorsqu'on regarde comment spécifier un résonateur à cristal de quartz, il est nécessaire de comprendre ce dont les fabricants ont besoin pour pouvoir fabriquer un composant qui répond aux exigences qui lui sont imposées.

Des spécifications comprenant la capacité de charge, le type de résonance et bien d'autres sont nécessaires pour pouvoir spécifier correctement un cristal de quartz.

Les fabricants ont souvent une feuille pro-forma dans laquelle les divers chiffres de spécification doivent être ajoutés.

Spécification de fréquence

De toute évidence, la spécification principale de tout résonateur à cristal de quartz est sa fréquence. Ceci est normalement exprimé en autant de chiffres significatifs que l'exige la tolérance de fréquence, bien que sept chiffres soient normalement le maximum. Il est sage d'exprimer la fréquence au bon nombre de chiffres significatifs pour éviter les malentendus dans ce domaine de la spécification du cristal de quartz.

Type de résonance

Il existe deux types de résonance applicables aux cristaux de quartz. L'un est la résonance parallèle et l'autre est la résonance série. Le type réel requis dépendra du circuit utilisé. Bien que les cristaux fonctionnent dans les deux modes, la fréquence de résonance pour chaque type de résonance est légèrement différente. Pour certaines applications telles que les générateurs d'horloge à microprocesseur, la petite différence entre les deux fréquences peut ne pas être un problème, mais c'est le cas pour de nombreuses autres. En conséquence, la spécification du cristal doit clairement inclure le type de résonance requis.


Mode résonateur cristal

Les cristaux de quartz peuvent fonctionner soit en mode fondamental, soit en mode harmonique. En dessous de fréquences d'environ 25 MHz, les cristaux sont normalement conçus pour fonctionner dans leur mode fondamental, alors qu'au-dessus de cela, ils seront normalement conçus pour un fonctionnement en harmonique, bien qu'avec des techniques de fabrication améliorant les cristaux de fréquence plus élevée deviennent disponibles. Le mode est donc un élément important de la spécification du cristal.

Lors de la commande d'un cristal harmonique, indiquez la fréquence exacte de fonctionnement et non ce qui devrait être la fréquence fondamentale, car une confusion peut survenir au sujet de la fréquence requise et la fréquence harmonique du cristal n'est pas exactement la même que l'harmonique du fondamental. fréquence, cela peut entraîner une fréquence incorrecte fournie. La fréquence des cristaux harmoniques est normalement exprimée en MHz, tandis que celle fonctionnant à sa fréquence fondamentale est normalement exprimée en kHz.

Spécification de la capacité de charge Crystal

Le type le plus courant de cristal est résonnant parallèle où le cristal fonctionne à une fréquence supérieure à sa fréquence de résonance série (point d'impédance la plus basse). Lorsqu'il fonctionne en mode résonnant parallèle, un résonateur à cristal a besoin d'un niveau de capacité de charge. Il s'agit de la capacité du circuit oscillateur telle qu'elle est présentée au résonateur à quartz. La capacité externe fait partie du circuit résonnant. Une valeur commune de la capacité de charge est 30pF, bien que 20pF soit également largement utilisé.

Spécification de la tolérance d'étalonnage

Il s'agit de la fréquence finale du cristal à la fabrication à une température de 25 ° C qui est normalement supposée à la température de fonctionnement des équipements électroniques. Cependant, si le cristal doit être utilisé dans un four, la température du four doit être indiquée à la place. La tolérance d'étalonnage elle-même est exprimée en ppm (parties par million).

Stabilité de la température

La stabilité de la température est un autre domaine important de la spécification du cristal et c'est la déviation de fréquence admissible lorsque la température varie. Encore une fois normalement exprimée en ppm, à partir de la fréquence à la température de référence par degré Celsius. Parfois, la spécification du cristal peut utiliser une tolérance de fréquence constituée de la somme des tolérances d'étalonnage et de stabilité de la température.

Style de support

Les cristaux viennent dans une variété d'emballages. Il existe un certain nombre de variétés standard utilisées avec un montage traversant et des douilles. Des styles tels que HC43, etc. sont encore largement disponibles, mais il existe également de nombreux nouveaux packages à utiliser avec le soudage en surface. Il est nécessaire de consulter les fiches techniques des fabricants pour faire le choix final.

Vieillissement du cristal de quartz

Le vieillissement des cristaux de quartz dépendra d'un certain nombre de facteurs et en particulier de l'encapsulation. Il est généralement plus élevé au cours des premières semaines de fonctionnement, et par conséquent, les cristaux à utiliser dans les oscillateurs de four de haute qualité sont introduits avant utilisation. Les chiffres de vieillissement sont exprimés en un certain nombre de ppm sur un temps donné, souvent un jour et / ou un an.

Réponses fausses

Dans certaines applications, les réponses parasites peuvent être importantes, mais certaines réponses peuvent être à quelques centaines de kilohertz de la fréquence principale. Celles-ci sont normalement faibles et causent rarement des problèmes dans les circuits d'oscillateur, sauf si le circuit accordé utilisé dans l'oscillateur résonne sur la même fréquence qu'une réponse proche. Ils peuvent être plus importants dans les applications de filtrage et il peut être nécessaire de spécifier des niveaux de réponse maximaux par rapport à la réponse principale. Il est probable que dans un filtre plusieurs cristaux seront utilisés, et ils n'utiliseront pas tous la même fréquence. Il en résultera que les réponses apparaîtront également sur des fréquences différentes, ce qui rendra le problème moins grave.

Activité

Une mesure de l'activité d'un cristal est la composante résistive qui est vue dans le bras mobile de son circuit équivalent. Comme on pouvait s'y attendre, la résistance et Q sont inversement proportionnels l'un à l'autre.

Lors de la commande d'un cristal de quartz, il est nécessaire de s'assurer que tout est fait pour s'assurer que la spécification est correcte. La fabrication d'un prototype peut parfois prendre quelques semaines et il est donc nécessaire de s'assurer que tout est correctement terminé pour éviter les malentendus et s'assurer que toutes les données sont correctes. En spécifiant correctement le cristal, un service rapide peut normalement être obtenu.


Voir la vidéo: Crystal Oscillator Explained (Juillet 2021).