微型化是電子工業(yè)的一個(gè)持續(xù)趨勢(shì)。可穿戴設(shè)備、智能家居設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備、汽車(chē)應(yīng)用中的電子產(chǎn)品...-這些只是需要越來(lái)越小元件的應(yīng)用的幾個(gè)例子。每個(gè)電子元件制造商都在努力將越來(lái)越小的元件推向市場(chǎng)。但是這種尺寸的減小會(huì)在設(shè)計(jì)過(guò)程中引起不同的問(wèn)題。為了幫助解決這些問(wèn)題，本博客將重點(diǎn)討論縮小石英晶振尺寸對(duì)設(shè)計(jì)的影響。

首先，可以說(shuō)晶體的尺寸越小，共振頻率越高。對(duì)于石英，石英坯體的厚度和共振頻率之間的關(guān)系成反比。這意味著當(dāng)坯料變薄時(shí)，頻率會(huì)增加。相反，這意味著需要更厚的空白以獲得更低的頻率。由于更小的封裝也更薄，因此物理上不再可能在2.0x1.6mm封裝中提供低于16MHz的頻率或在1.6x1.2mm貼片晶振封裝中提供低于24MHz的頻率。當(dāng)從較大尺寸切換到較小尺寸時(shí)，需要考慮到這一點(diǎn)。

較小晶體的另一個(gè)特征是等效串聯(lián)電阻（ESR）較高。晶體的ESR取決于幾個(gè)參數(shù)，如頻率、晶體尺寸、電極尺寸和安裝結(jié)構(gòu)。但一般來(lái)說(shuō)，石英晶振晶體越小，ESR越高。在設(shè)計(jì)評(píng)估期間，需要考慮ESR，以確保能夠保證穩(wěn)定的振蕩。穩(wěn)定振蕩的特征是安全系數(shù)為5或更高。安全系數(shù)通常也稱(chēng)為負(fù)電阻比，由負(fù)電阻與ESR之比定義。安全系數(shù)的公式可在公式（1）中找到。

電路中的負(fù)電阻可以通過(guò)增加一個(gè)與晶體串聯(lián)的電位計(jì)來(lái)測(cè)量，如圖1所示。電位器的電阻需要增加，直到晶振晶體停止振蕩-這個(gè)電阻值標(biāo)記為RADDmax。帶RADDmax并且可以計(jì)算晶體的最大ESR、負(fù)電阻和安全系數(shù)。

如果ESR增加，安全系數(shù)會(huì)降低。因此，無(wú)法再保證晶體的安全振蕩（SF ‹ 5）。事實(shí)上，如果在舊設(shè)計(jì)中用較小的晶體取代較大的晶體，這種情況很容易發(fā)生。

但在這種情況下，如何提高安全系數(shù)并保證穩(wěn)定振蕩呢？提高負(fù)電阻和安全系數(shù)的最簡(jiǎn)單方法是降低Ca和Cb。降低C時(shí)a和Cb它會(huì)引起R注意缺陷障礙 (Attention Deficit Disorder)在振蕩停止的點(diǎn)更高。這導(dǎo)致負(fù)電阻的改善和安全系數(shù)的增加。這就是為什么較小的晶體通常以較低的負(fù)載電容出售。因此，當(dāng)考慮從較大的石英晶振更換為較小的晶振時(shí)，應(yīng)該記住這也需要更換電容。

降低C時(shí)需要考慮的其他事項(xiàng)a和Cb是修剪。在最近的一篇博客中，我們已經(jīng)討論了負(fù)載電容和整體調(diào)整。通常可以說(shuō)，由于坯料和電極的尺寸，較大晶體的微調(diào)較高。此外，當(dāng)降低電路中的負(fù)載電容時(shí)，調(diào)整會(huì)增加。現(xiàn)在，當(dāng)用更小的晶體重新設(shè)計(jì)電路時(shí)，可以預(yù)期調(diào)整會(huì)更小，因此頻率會(huì)更穩(wěn)定。但正如上一節(jié)所述，電路中的負(fù)載電容需要降低，以保持負(fù)電阻和安全系數(shù)，因此調(diào)整會(huì)增加。因此，當(dāng)用較小的晶體替換較大的晶體時(shí)，整體修整將保持不變甚至增加。因此，小晶振設(shè)計(jì)過(guò)程中的一個(gè)重要步驟是為C選擇正確的電容a和Cb并評(píng)估電路中的正確負(fù)載電容。只有這樣才能保證晶體在其規(guī)格范圍內(nèi)振蕩。

石英晶體諧振器	型號(hào)	頻率	負(fù)載電容	頻率公差	頻率穩(wěn)定性
LFXTAL081314REEL	IQXC-240	37.4MHz	5.00pF	±7ppm	±15ppm
LFXTAL081316REEL	IQXC-240	38.4MHz	5.00pF	±7ppm	±15ppm
LFXTAL072539REEL	IQXC-26	24.0MHz	8.00pF	±15ppm	±15ppm
LFXTAL069528REEL	IQXC-26	48.0MHz	8.00pF	±15ppm	±15ppm
LFXTAL081620CUTT	IQXC-26	48.0MHz	8.00pF	±10ppm	±20ppm
LFXTAL078795CUTT	IQXC-42	16.0MHz	8.00pF	±15ppm	±50ppm
LFXTAL081780RL3K	IQXC-42	16.0MHz	8.00pF	±10ppm	±20ppm
LFXTAL081781RL3K	IQXC-42	16.0MHz	8.00pF	±10ppm	±20ppm
LFXTAL081821CUTT	IQXC-42	16.0MHz	12.00pF	±10ppm	±15ppm
LFXTAL082887RL3K	IQXC-42	16.0MHz	10.00pF	±10ppm	±30ppm
LFXTAL059585CUTT	IQXC-42	20.0MHz	10.00pF	±15ppm	±20ppm
LFXTAL059585REEL	IQXC-42	20.0MHz	10.00pF	±15ppm	±20ppm
LFXTAL059585RL3K	IQXC-42	20.0MHz	10.00pF	±15ppm	±20ppm
LFXTAL064174RL3K	IQXC-42	24.0MHz	12.00pF	±30ppm	±30ppm
LFXTAL066139CUTT	IQXC-42	24.0MHz	10.00pF	±20ppm	±20ppm
LFXTAL069476RL3K	IQXC-42	24.0MHz	12.00pF	±10ppm	±10ppm
LFXTAL069493CUTT	IQXC-42	24.0MHz	10.00pF	±15ppm	±20ppm
LFXTAL069493REEL	IQXC-42	24.0MHz	10.00pF	±15ppm	±20ppm
LFXTAL069493RL3K	IQXC-42	24.0MHz	10.00pF	±15ppm	±20ppm
LFXTAL072577RL3K	IQXC-42	24.0MHz	18.00pF	±10ppm	±20ppm
LFXTAL076411CUTT	IQXC-42	SMD晶振	10.00pF	±10ppm	±10ppm
LFXTAL076411RL3K	IQXC-42	24.0MHz	10.00pF	±10ppm	±10ppm
LFXTAL081531RL3K	IQXC-42	24.0MHz	8.00pF	±10ppm	±20ppm
LFXTAL081646RL3K	IQXC-42	24.0MHz	8.00pF	±15ppm	±20ppm
LFXTAL082123CUTT	IQXC-42	24.0MHz	8.00pF	±10ppm	±15ppm
LFXTAL082123RL3K	IQXC-42	24.0MHz	8.00pF	±10ppm	±15ppm
LFXTAL090516RL3K	IQXC-42	24.0MHz	12.00pF	±50ppm	±50ppm
LFXTAL054026CUTT	IQXC-42	25.0MHz	18.00pF	±25ppm	±30ppm
LFXTAL059552REEL	IQXC-42	25.0MHz	12.00pF	±20ppm	±30ppm
LFXTAL064933CUTT	IQXC-42	25.0MHz	10.00pF	±30ppm	±30ppm
LFXTAL066140CUTT	IQXC-42	25.0MHz	10.00pF	±20ppm	±20ppm
LFXTAL069494BULK	IQXC-42	25.0MHz	10.00pF	±15ppm	±20ppm
LFXTAL069494CUTT	IQXC-42	25.0MHz	10.00pF	±15ppm	±20ppm

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