睡觉晶体介绍及其与DLD的关系

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)，晶体又会进入“睡眠”状态——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，但报告又显小晶体是振荡的原因。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1OOOuW，或更高)。振荡线路上的高激励可使这类睡觉晶体“苏醒”，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”但仍需要一段的时间起动(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，如: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?

不幸地，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: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。




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)}