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1、睡觉晶体和DLD的关系技术分类：测试与测量消费电子设计| 2007-07-05作者：香港晶体有限公司李锦雄欲了解更多关于石英晶振可应用于汽车电子产品的案例，欢迎参加在2007年8月23 日上海举办的2007EDN China国际汽车电子技术论坛，点击报名A. 概述这份应用笔记所讨论的内容适合于通用英晶体谐振器，而文章中的数字只适用于AT和 BT下厚度切变的石英晶体。陶瓷谐振器也有类似的情况。B. 什么是“睡觉晶体” ?在晶体行业中，“睡觉”晶体是种众所周知的现象：因睡觉现象而不起振的晶体，当受到外界的激励（机械或电子），它会重新工作。然而, 过了一段时间之后（通常是指撤掉激励之后），晶体又会进
2、入“睡眠”状态一一不起振。晶体再次进入“睡眠”的时间，是无法估计或预测到的，短则几分钟，长则几个月。这一现象，可解释为什么当晶体的用户检测到晶体不起振时，退回晶体商检验，但报告 又显示晶体振荡的原因。最大可能是这些“睡眠”晶体在运输过程中受到了 “冲击”，“振 动”或者是在作不良品分析时使用了“强激励”因而将“睡眠”晶体弄致“苏醒”。（注意: 造成晶体在退货时是坏的，而晶体商说是好的原因很多。其中“睡觉”晶体只是其中之一。）十来年前，一般的晶体振荡器线路大都工作在低频和较高的工作电压下，因而，加给晶 体的激励也比较高（比如是1000uW,或更高）。振荡线路上的高激励可使这类睡觉晶体“苏 醒”，
3、所以早年的“睡眠”晶体不是什么大问题。不过，尽管高激励可使这类晶体“苏醒”但仍需要- 段的时间起动（从几个毫秒到几秒），因而，有些工程师称这类晶体为“缓慢起振”的晶体。现今的振荡线路对于晶体的要求更高：低工作电压的振荡线路使得晶体工作在较低激励电平,较高的工作频率通常有更多 的相移也使得晶体工作在较低激励电平（因负载电容较小），现今的产品需要快速起振， 如:VGA显小卡，USB和PCMICA插卡等带热插功能的产品，使用电池供电的装置，女口:超薄型 的掌上电脑，移动通讯，无绳电话，节能型的BP机等，都通常内置省电功能，故需要晶体 快速起振。C. 为什么晶体会睡觉呢产生“睡觉”晶体的根本原因是:晶
4、体生产过程中受到了污染。对晶体而言，污染不仅仅是一些灰尘，诸如:微量的水汽，油污和废气也都是污染。因 此，在生产过程中如想要控制好污染其所要花费的费用是相当高的，而有些污染是很难彻底 根治的。今天，晶体行业对于“睡觉”晶体的讨论仍然是一个热门研究课题。很多晶体生产厂家 也正在积极研究。但并不是所有的晶体生产厂家都知道怎样避免生产出“睡觉”晶体，这也 可能是这些厂家不愿意跟晶体用户讨论这一话题的原因。D. 有“医治”“睡觉”晶体的方法吗？如果晶体有睡觉的特性，没有任何方法可“医治”。即使“睡觉”晶体被激活，仍然会 再次进入“睡眠”状态。这些不良晶体的“睡眠”状态是晶体的自然而有稳定的状态，在一
5、定的时间内，当外界作用力撤消之后，它又会返回到这种稳定状态。这也就是无法“医治” 的主要原因。有些晶体生产厂家为了达到“高产出率”，在生产过程中对晶体使用“强激励”（激励 电平非常高）用以最后测试前弄醒所有睡觉的晶体。这种方法却允许将一些“睡觉”的晶体 出货给了晶体用户，而这些晶体迟早还会再次进入“睡眠”状态。同样原因，使用晶体的用户也应准确地给出晶体在振荡线路的激励电平，以避免晶体生 产厂家在进行测试和分选时，因用户指定的不恰当规格而使用过高的激励电平，即:激活那 些“睡觉”晶体。比如:如果振荡线路是工作在50uw,就不应该规定晶体的生产激励是1 mw（照 搬一些旧的技术指标），否则，你将指
6、导你的晶体生产厂家激活所有睡觉的晶体，而最终通 过出厂测试。请留意，对于现在的晶体及振荡线路，1mW是一个非常高的激励如果你无法检查出你 线路上的实际激励，可将该带零件的线路板送到晶体生产厂家来为你测试。E. 怎样检测“睡觉”晶体呢？检测“睡觉”晶体的主要困难是:一旦“睡觉”晶体被“唤醒”，它便同好的晶体一样， 然而，它再次“睡觉”的时间又无法估计（可能是几秒、几分、几天、或几个星期）。我们可以用一个间接的方法测试“睡觉”晶体，即测试晶体的DLD（激励电平依赖性）。晶体激励电平依赖性产生的原因与“睡觉”晶体的情况相似,都是污染所致，但情况较 轻微。F. 激励电平依赖性晶体的激励电平依赖性是指:
7、晶体在不同的激励下其频率和电阻的变化量，测试时的高 低电平通常相差几十倍左右。理想的晶体DLD如下：在较宽的激励电平覆盖范围内（数十倍的范围）晶体的电阻和频率变化非常小，除非 激励电平己超出晶体结构可承受的最高值。请小心注意:当“睡觉”晶体在苏醒时，表现出 来的特性可能和理想的晶体一样。当晶休的激励小于结构所容许的上限 时，电附的变化很小戒者不变a当晶体激励高于結构所容 许的上限时，电阻的变化 会有增加，这种情况是正 常的0 十HTTT HITIT 激励电平非理想品体（会睡觉的晶体）的DLD時性：就算是激励电平低于结构所容许的激励上限，由于生产过程中各种不同污染的影响，使 得非理想晶体的电阻和频率变化较大（电阻变化几倍，频率变化几十个PPm）圏中展示的四个晶体,都 是DLD不良品，因电阻 变化衣大“当品林激励高于結禺所客 许的上限时，电阻的变化 会有增加这种情况超匸 常的；并非加工工艺不 好.
