Fox Quartz Crystal設計與制作，美國FOX公司是一家超級注重于品質的元器件供應商，為了好的品質不惜一切代價在一個小細節上面死磕，只為了讓用戶好的體驗，憑借著精湛的工藝，卓越的性能，過硬的品質使得其在行業之中得到無數的稱贊，隨著不斷增長的需求，福克斯公司意識到新的機會來臨，便利用長期積累的經驗，針對新的需求開發高質量低成本的石英晶振，產品具有輕薄小低功耗低損耗的特點，比較適合用于網絡設備，智能產品，電子數碼等領域.

晶體僅在最終應用中提供頻率選擇元件。有外部并且需要增益級來實現最終所需的時鐘信號。這個晶體頻率范圍通常被認為小于160MHz。這個頻率以上的晶體需要復雜的電路設計，調諧困難，需要專門的高頻晶體。

需要提供CMOS或BJT增益級，有許多可接受的配置。這個該級的輸入和輸出阻抗會影響電路Q。放大器噪聲水平會影響這兩者相位噪聲和抖動。該級如何在有源增益區偏置對振蕩器至關重要啟動。此外，該階段的帶寬會影響啟動特性。如果振蕩器電路為了在泛音上操作晶體，放大器中需要一個頻率選擇裝置電路，以確保電路在所需的晶體泛音處僅具有所需的增益和相移。
振蕩器電路在晶體諧振時產生交流電流。此交流電流或驅動器液位必須低于臨界值，否則晶體可能會損壞。過大的電流會導致晶體運動超過彈性極限而斷裂。XY切割（音叉）32.768KHz手表晶體必須限制在約5µA或更小，否則晶體的尖端將斷裂。
>1MHz的SMD無源晶體通常是AT切割晶體。這些設備可以容忍較寬的驅動器級別范圍在達到毫瓦驅動水平之前，不會發生斷裂。增加的老化可能發生在更高的µW驅動范圍。過度驅動晶體會激發不想要的振動模式。這些可以導致在不同的狹窄溫度范圍內出現嚴重的頻率跳躍。
在大多數情況下，晶體在無功負載下運行。這樣可以調整最終最終應用中的頻率。這通常需要校正頻率變化與水晶的時間。CLOAD值決定了頻率與負載電容的靈敏度。AT切割晶體對于低值可以具有30ppm/pF的靈敏度。使用更高的負載值電容降低了靈敏度，但增加了振蕩啟動的難度。CLOAD溫度特性可以改變振蕩器的頻率對溫度的響應。
晶體的頻率響應由晶體穿過原子的切口決定石英晶體的平面。這導致了穩定且可重復的溫度響應。這個曲線圖顯示了AT切割晶體的不同切割的頻率-溫度響應。每個曲線有2分鐘的弧度不同。

每條曲線是通過石英晶體的原子平面的切割的2分鐘弧的變化。

晶體有許多參數需要指定，以確保接收到符合最終應用程序要求。
•頻率
•校準，設定點為25°C

•CLOAD
•穩定性，頻率與25°C溫度的關系
•工作溫度范圍
•Cl的最大ESR，晶體諧振電阻
•C0范圍，引腳間電容
•LMOTIONAL或CMOTIONAL，設置晶體的拉出能力
•驅動級別
•頻率和電阻的驅動電平依賴性（DLD）
•老化
•絕緣電阻
還有其他規范，如每°C允許的最大頻率變化，或平滑曲線允許的最大響應（擾動控制）。

進貨檢驗或測試需要專用設備：
•晶體阻抗計（CI計）
•具有特殊測試夾具和軟件的網絡分析儀
電路板布局對于實現最佳性能至關重要。以下是一些注意事項：
•導線長度必須盡可能短。
•晶體引線阻抗高，對噪聲非常敏感。
•電容器和晶體封裝的接地節點不得涉及循環噪聲源的電流。
•如果引線上的泄漏路徑低于500K歐姆，這可能會影響振蕩器的啟動并且還將使頻率偏移多達幾個ppm。

有關CLOAD的設計注意事項和選擇的更多信息，請參閱我們的應用說明810。

振蕩器包括1-1.7中所述的使用晶體的所有考慮因素。幸運的是當使用振蕩器時，可以容易地解決使用晶體操作的復雜性。
•振蕩器安裝了一個未完成的晶體，在過程的最后部分，晶體的頻率在室溫下校準。
•晶體與振蕩器電路的溫度系數相匹配。水晶改變角度或切口以偏移振蕩器電路的溫度系數。
•晶體引線通常密封在密封晶體封裝中最大限度地減少最終使用可能改變振蕩器性能的任何機會。
使用示波器、頻率可以很容易地測試或驗證振蕩器的性能計數器和電源。Fox Quartz Crystal設計與制作.
The crystal only provides the frequency selective element in final application. There are external components required, and a gain stage is needed to achieve the final required clock signal. The crystal frequency range is normally considered to be less than 160MHz. Crystals above this frequency require complex circuit designs with difficult tuning and specialized high frequency crystals.

A CMOS or a BJT gain stage needs to be provided, there are many accepted configurations. The input and output impedance of this stage affects the circuit Q. The amplifier noise level impacts both the phase noise and jitter. How this stage biases in the active gain region is critical for oscillator startup. Also, the bandwidth of this stage affects the startup characteristics. If the oscillator circuit is to operate the crystal on an overtone, then a frequency selective device is needed in the amplifier circuit to assure the circuit only has the needed gain and phase shift at the desired crystal overtone.

The oscillator circuit results in AC current at the resonance of the crystal. This AC current or drive level has to be below a critical value or a crystal can be damaged. Excessive current can cause the crystal motion to exceed the elastic limit and fracture. The XY cut (tuning fork) 32.768KHz watch crystal has to be limited to about 5µA or less or the tines of the crystal will fracture.

The crystals >1MHz are typically AT cut crystals. These devices are tolerant of a wide drive level range. Fracture will not occur until milliwatt drive levels are reached. Added aging can occur in the higher µW drive ranges. Over driving the crystal can excite unwanted modes of vibration. These can result in severe frequency jumps over vary narrow temperature ranges.

In most cases, crystals are operated with a reactive load. This permits adjustment of the final frequency in the final application. This is often needed to correct for the frequency change versus time of the crystal. The CLOAD value determines the frequency versus load capacitance sensitivity. AT cut crystals can have a sensitivity of 30ppm/pF for low values. Using higher values of load capacitance reduces sensitivity but increases the difficulty of startup of oscillation. The CLOAD’s temperature characteristics can change the frequency versus temperature response of the oscillator.

The frequency response of the crystal is determined by the cut of the crystal through the atomic planes of the quartz crystal. This results in a stable and repeatable temperature response. The graph shows the frequency temperature response for different cuts of the AT cut crystal. Each curve is 2 minutes of arc different.

The CLOAD temperature coefficient can alter this response by many minutes The CLOAD value and the capacitor is critical for the oscillator to meet the desired characteristics. The CSTRAY of the amplifier and the amplifier phase shift change vs. temperature both impact the frequency temperature characteristics.

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