第18期2023年9月无线互联科技WirelessInternetTechnologyNo.18September,2023作者简介:张清媛(1993—),女,内蒙古赤峰人,工程师,硕士;研究方向:电子产品的部件及系统可靠性。关于板级设计的晶体准确度研究张清媛(联想(北京)有限公司,北京100089)摘要:电子产品设计阶段,因晶体频率不准确问题,会导致产品的研发周期不必要的延长,甚至会影响到成品的质量。文章主要研究的是在电子产品研发阶段主板上晶体频率准确度的优化方案,以晶体的实际应用电路为参考,分析了晶体的频率偏差规律,构建了晶体频率参数的测试系统。通过对测试数据的处理,分析了晶体外围匹配电路的电容容值对晶体频率的影响。同时,综合考虑后提供了减小晶体频率偏差的原则,也就是外围匹配电路上电容容值的选择方法。关键词:主板;晶体;电容中图分类号:TN606文献标志码:A0引言晶体作为一种基础电子元器件,具备为电路提供稳定时钟信号以及无线载波信号的特性,广泛应用于电子信息产业中,市场规模也一直处于稳定状态。但近年来,随着智能AI、无线系统和汽车电子等应用场景需求的提升,对物联网的技术要求也是越来越高,连接设备的数量也随之快速增长。对于不可或缺的晶体来说,有了更高精确度和更高稳定度的要求[1],电子产品研发阶段的晶体准确度更是关键,为此设计了一套测试系统来测量晶体频率的准确度。1晶体的关键参数电子产品中常用的晶体是石英晶体谐振器,特有压电效应,机械能和电能之间的相互转换,等效RC振荡电路,如图1所示。其中,C1为动态电容;L1为动态电感;R1为动态电阻;C0为静态电容。电路中晶体的符号标识如图2所示。图1晶体等效电路-RC振荡电路图2晶体的符号标识在电子产品主板电路上最常用的电路之一是Pierce电路,如图3所示。其中,Cg和Cd均是电路中匹配电容,Rf是连接芯片端的反馈电阻,Rd是用于输出端起限流作用的图3晶体在电路中的应用电阻[2]。1.1频偏频偏是指晶体的标称频率较实际频率的偏差,是非常关键的参数,象征着时钟信号的准确度,偏差超出可承受的范围会使得时钟信号不准确,进而导致芯片无法正常工作,公式如下所示。Δf=(f标-f测)×106f标其中,f标为晶体振荡器的标称频率,f测为晶体振荡器的实测频率,Δf为频偏值,单位是ppm。1.2负载电容负载电容是决定晶体频率的重要参数,用CL表示。晶体元件datasheet中CL是一个测试参数,也是一个应用参数,这个值可在用户使用时根据具体电路情况作适当调整,来微调晶体的实际工作频率。CL和实际应用电路中焊接的电容息息相关[2],具体有如下关系:...
