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來源：http://www.mrncp.com 作者：康華爾電子 2020年05月20
經(jīng)過測試的Axtal Crystal安全性有多高?
很多人采購進(jìn)口晶振時比較在意的是品質(zhì),穩(wěn)定性,價格和交期等,很少會去關(guān)注晶振的安全性,因為這個屬于知識的盲區(qū),別說用戶了,就連供應(yīng)商自己也不一定了解什么是石英晶體的安全性測試和原理.但是制造商不會不知道,AXTAL晶振是德國知名的壓電器件生產(chǎn)廠家,這個品牌目前在國內(nèi)了解的人不算多,但也有部分廠家使用,但在國際市場上,Axtal石英晶體和振蕩器的品質(zhì)和知名度可以說是數(shù)一數(shù)二的.
石英晶體的可靠性要求越高,用戶要做的工作就越多:指定,測量,測試.但是付出的努力是值得的,因為沒人能承受系統(tǒng)故障.如今,石英晶體主要用作微控制器和處理器的時鐘.Axtal Consulting董事總經(jīng)理BerndNeubig說:"那里不需要1或2ppm的頻率精度."購買者只需根據(jù)應(yīng)用說明選擇石英,石英的大小取決于可用空間和價格.
Neubig:"采購規(guī)范通常不包括頻率和尺寸,有時還包括整體公差,或者關(guān)于負(fù)載能力的說法可疑."比選擇普通的貼片電阻器要費很多力氣.Neubig警告:"這種方法僅在非關(guān)鍵應(yīng)用中才是合理的."對于依賴石英的高可靠性的應(yīng)用,例如汽車電子,安全性等.-或為了尋找醫(yī)療技術(shù),以及在系統(tǒng)故障或維修費用非常昂貴的系統(tǒng)中,在指定和選擇組件時需要格外小心.然后可以使用各種測試方法檢查石英晶體的可靠性.可以清理出有缺陷的組件.如果您需要幫助,可以聯(lián)系獨立的測試機(jī)構(gòu),包括Axtal Consulting.
Neubig:"我們不僅在規(guī)劃和實施資格測試方面為用戶提供支持,而且在石英制造商的過程審核的準(zhǔn)備和實施中也為用戶提供支持."現(xiàn)在如何確保組件的可靠性?
第一步,開發(fā)人員必須使石英規(guī)格適應(yīng)振蕩器電路.最重要的是啟動安全性:即使石英具有制造商數(shù)據(jù)表中規(guī)定的最大允許諧振電阻(Rrmax),振蕩器也能安全工作嗎?
Neubig:"為了在所有條件下均能可靠運行,必須使振蕩器仍然以最大電阻值的五至十倍的頻率振蕩."如果不是這種情況,則必須相應(yīng)地優(yōu)化電路或?qū)⒆畲箅娮柚颠M(jìn)行優(yōu)化.可以與供應(yīng)商協(xié)作降低共振電阻.除啟動條件外,還應(yīng)檢查石英負(fù)載,即通過石英的RF電流.最小石英最大值為2mA至3mA.1毫安如果需要高于100ppm的頻率精度,Neubig建議還更精確地確定負(fù)載容量(石英的校準(zhǔn)條件).可以在紙上進(jìn)行初步估算,但使用樣品石英測量負(fù)載能力更為精確.
第二步,Neubig建議根據(jù)原型進(jìn)行資格測試.石英晶體諧振器測試范圍可以適應(yīng)應(yīng)用程序的特定要求;IEC標(biāo)準(zhǔn)是基礎(chǔ).
在室溫下完美工作的石英晶體可以提高抗諧振能力,并在溫度范圍內(nèi)具有更強(qiáng)的頻率跳躍.其原因是主共振與其他形式的振動的干擾共振的耦合,通常僅在狹窄的溫度范圍內(nèi)發(fā)生,并導(dǎo)致所謂的活性下降.帶條紋石英晶體的小型化石英晶體窄的矩形石英盤,尤其是低頻.
"低沉的晶體"在較低的石英負(fù)載下顯示出較高的諧振電阻,這可能導(dǎo)致啟動時掉線或故障.DLD測試(DLD=取決于驅(qū)動電平)可用于挑選出有啟動問題的石英晶體.
DLD測試(DLD=取決于驅(qū)動級別):所謂的休眠晶體在低石英負(fù)載下顯示出更高的共振電阻,這可能導(dǎo)致啟動時掉線或故障.Neubig說:"通過DLD測試,我們可以識別并篩選出有啟動問題的石英晶體."順便說一句,正常的系統(tǒng)測試不足以實現(xiàn)這一點:由于石英的驅(qū)動級附件,振蕩器最初無法擺動-en受外部影響,例如裝上測試頭時,會引起最小的干擾脈沖,手動接近等振蕩,但隨后的接通過程將失敗.
此外,DLD效應(yīng)的熱儲存可以"擠出"時間.
●Neubig解釋說,"表現(xiàn)出不規(guī)則DLD效應(yīng)的石英,即使最初在特定石英晶體振蕩器的初步測試中并不明顯,也是一種隨時間推移而產(chǎn)生的可靠性風(fēng)險".因此,Axtal對六個或更多belas鎢值進(jìn)行測試.這超出了IEC60444-6的規(guī)定,該規(guī)定僅在兩次加載時寫入Mes-sung.
●檢查活動驟降:在室溫下完美工作的石英晶體在溫度范圍內(nèi)可以顯示出更高的諧振阻抗和更強(qiáng)的頻率跳躍.其原因是主共振與其他形式的振動的干擾共振的耦合,通常僅在狹窄的溫度范圍內(nèi)發(fā)生,并導(dǎo)致所謂的活性下降.具有條紋石英的小型化石英晶體特別容易受到這種傾角的影響,即窄矩形石英盤,尤其是較低的頻率.
Neubig:"為了使我們能夠檢測到這種驟降,我們必須在整個工作溫度范圍內(nèi)的狹窄溫度范圍內(nèi)測量共振頻率和電阻."然后根據(jù)IEC60444-7對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以找出不規(guī)則之處.振動安全性的決定性因素是在任何溫度下是否都超過了確定的諧振電阻極限值.在對頻率要求嚴(yán)格的應(yīng)用中,頻率的溫度響應(yīng)可能僅與理想拋物線略有不同.由于下降僅發(fā)生在狹窄的溫度范圍內(nèi),因此無法通過其他測試確定故障檢測更大的溫度階躍.
●溫度變化測試:通過此測試,可以識別出具有不足的彈性的石英晶體:該測試會引發(fā)故障,例如:由于石英盤的粘合劑強(qiáng)度不足以及電極在石英盤上的粘合強(qiáng)度不足.建議采用符合IEC60068-2-14的兩浴法或兩室法或MIL-STD-202的相應(yīng)方法.該測試顯示了石英制造過程中的工藝缺陷,通常無法通過組件的老化測試來驗證其缺陷,但可能會造成長期故障的風(fēng)險.此測試中的熱應(yīng)力比電路板測試中的熱應(yīng)力要強(qiáng),因為溫度補償要快得多.這導(dǎo)致在實際操作中距條件更大的安全距離.
●溫度存儲:在應(yīng)用中需要更高的頻率穩(wěn)定性的情況下,此測試用于選擇具有不規(guī)則老化的振蕩晶體.晶振在85℃下儲存數(shù)周.在這段時間內(nèi)超過最大允許頻率變化(老化)就意味著失敗.此測試會隨著時間的推移引發(fā)加速故障,例如由于缺少石英外殼的密封性(嚴(yán)重泄漏).
很多人采購進(jìn)口晶振時比較在意的是品質(zhì),穩(wěn)定性,價格和交期等,很少會去關(guān)注晶振的安全性,因為這個屬于知識的盲區(qū),別說用戶了,就連供應(yīng)商自己也不一定了解什么是石英晶體的安全性測試和原理.但是制造商不會不知道,AXTAL晶振是德國知名的壓電器件生產(chǎn)廠家,這個品牌目前在國內(nèi)了解的人不算多,但也有部分廠家使用,但在國際市場上,Axtal石英晶體和振蕩器的品質(zhì)和知名度可以說是數(shù)一數(shù)二的.
石英晶體的可靠性要求越高,用戶要做的工作就越多:指定,測量,測試.但是付出的努力是值得的,因為沒人能承受系統(tǒng)故障.如今,石英晶體主要用作微控制器和處理器的時鐘.Axtal Consulting董事總經(jīng)理BerndNeubig說:"那里不需要1或2ppm的頻率精度."購買者只需根據(jù)應(yīng)用說明選擇石英,石英的大小取決于可用空間和價格.
Neubig:"采購規(guī)范通常不包括頻率和尺寸,有時還包括整體公差,或者關(guān)于負(fù)載能力的說法可疑."比選擇普通的貼片電阻器要費很多力氣.Neubig警告:"這種方法僅在非關(guān)鍵應(yīng)用中才是合理的."對于依賴石英的高可靠性的應(yīng)用,例如汽車電子,安全性等.-或為了尋找醫(yī)療技術(shù),以及在系統(tǒng)故障或維修費用非常昂貴的系統(tǒng)中,在指定和選擇組件時需要格外小心.然后可以使用各種測試方法檢查石英晶體的可靠性.可以清理出有缺陷的組件.如果您需要幫助,可以聯(lián)系獨立的測試機(jī)構(gòu),包括Axtal Consulting.
Neubig:"我們不僅在規(guī)劃和實施資格測試方面為用戶提供支持,而且在石英制造商的過程審核的準(zhǔn)備和實施中也為用戶提供支持."現(xiàn)在如何確保組件的可靠性?
第一步,開發(fā)人員必須使石英規(guī)格適應(yīng)振蕩器電路.最重要的是啟動安全性:即使石英具有制造商數(shù)據(jù)表中規(guī)定的最大允許諧振電阻(Rrmax),振蕩器也能安全工作嗎?
Neubig:"為了在所有條件下均能可靠運行,必須使振蕩器仍然以最大電阻值的五至十倍的頻率振蕩."如果不是這種情況,則必須相應(yīng)地優(yōu)化電路或?qū)⒆畲箅娮柚颠M(jìn)行優(yōu)化.可以與供應(yīng)商協(xié)作降低共振電阻.除啟動條件外,還應(yīng)檢查石英負(fù)載,即通過石英的RF電流.最小石英最大值為2mA至3mA.1毫安如果需要高于100ppm的頻率精度,Neubig建議還更精確地確定負(fù)載容量(石英的校準(zhǔn)條件).可以在紙上進(jìn)行初步估算,但使用樣品石英測量負(fù)載能力更為精確.
第二步,Neubig建議根據(jù)原型進(jìn)行資格測試.石英晶體諧振器測試范圍可以適應(yīng)應(yīng)用程序的特定要求;IEC標(biāo)準(zhǔn)是基礎(chǔ).
DLD測試(DLD=取決于驅(qū)動級別):所謂的休眠晶體在低石英負(fù)載下顯示出更高的共振電阻,這可能導(dǎo)致啟動時掉線或故障.Neubig說:"通過DLD測試,我們可以識別并篩選出有啟動問題的石英晶體."順便說一句,正常的系統(tǒng)測試不足以實現(xiàn)這一點:由于石英的驅(qū)動級附件,振蕩器最初無法擺動-en受外部影響,例如裝上測試頭時,會引起最小的干擾脈沖,手動接近等振蕩,但隨后的接通過程將失敗.
此外,DLD效應(yīng)的熱儲存可以"擠出"時間.
●Neubig解釋說,"表現(xiàn)出不規(guī)則DLD效應(yīng)的石英,即使最初在特定石英晶體振蕩器的初步測試中并不明顯,也是一種隨時間推移而產(chǎn)生的可靠性風(fēng)險".因此,Axtal對六個或更多belas鎢值進(jìn)行測試.這超出了IEC60444-6的規(guī)定,該規(guī)定僅在兩次加載時寫入Mes-sung.
●檢查活動驟降:在室溫下完美工作的石英晶體在溫度范圍內(nèi)可以顯示出更高的諧振阻抗和更強(qiáng)的頻率跳躍.其原因是主共振與其他形式的振動的干擾共振的耦合,通常僅在狹窄的溫度范圍內(nèi)發(fā)生,并導(dǎo)致所謂的活性下降.具有條紋石英的小型化石英晶體特別容易受到這種傾角的影響,即窄矩形石英盤,尤其是較低的頻率.
Neubig:"為了使我們能夠檢測到這種驟降,我們必須在整個工作溫度范圍內(nèi)的狹窄溫度范圍內(nèi)測量共振頻率和電阻."然后根據(jù)IEC60444-7對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以找出不規(guī)則之處.振動安全性的決定性因素是在任何溫度下是否都超過了確定的諧振電阻極限值.在對頻率要求嚴(yán)格的應(yīng)用中,頻率的溫度響應(yīng)可能僅與理想拋物線略有不同.由于下降僅發(fā)生在狹窄的溫度范圍內(nèi),因此無法通過其他測試確定故障檢測更大的溫度階躍.
●溫度變化測試:通過此測試,可以識別出具有不足的彈性的石英晶體:該測試會引發(fā)故障,例如:由于石英盤的粘合劑強(qiáng)度不足以及電極在石英盤上的粘合強(qiáng)度不足.建議采用符合IEC60068-2-14的兩浴法或兩室法或MIL-STD-202的相應(yīng)方法.該測試顯示了石英制造過程中的工藝缺陷,通常無法通過組件的老化測試來驗證其缺陷,但可能會造成長期故障的風(fēng)險.此測試中的熱應(yīng)力比電路板測試中的熱應(yīng)力要強(qiáng),因為溫度補償要快得多.這導(dǎo)致在實際操作中距條件更大的安全距離.
●溫度存儲:在應(yīng)用中需要更高的頻率穩(wěn)定性的情況下,此測試用于選擇具有不規(guī)則老化的振蕩晶體.晶振在85℃下儲存數(shù)周.在這段時間內(nèi)超過最大允許頻率變化(老化)就意味著失敗.此測試會隨著時間的推移引發(fā)加速故障,例如由于缺少石英外殼的密封性(嚴(yán)重泄漏).
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