DIN EN 60444-4-1997 Measurement of quartz crystal unit parameters by zero phase technique in a pi-network - Part 4 Method for the measurement of the load resonance frequency f load.pdf

1、STD-DIN DIN EN b0444-4-GERM 1777 277444b Ob71508 32T DEUTSCHE NORM Oktober 1997 Deutsche Elektrotechnische Kommission im DIN und VDE (DKE) Messung von Schwingquarz-Parametern nach dem Null-Phasenverfahren in einem Ir-Netzwerk -Teil 4: Verfahren zur Messung der Lastresonanzfrequenz f, des Lastresonan

2、zwiderstandes R, und Berechnung anderer hergeleiteter Werte von Schwingquarzen bis 30 MHz EN 60444-4 (IEC 444-4 : 1988) Deutsche Fassung EN 60444-4 : 1997 - Diese Norm enthlt die deutsche bersetzung der Internationalen Norm I EC 444-4 IEC 122-1 : 1976/A1 : 1983 DIN IEC 122-1 : 1992-1 - ICs 31.140 De

3、skriptoren: Messung, Lastresonanzfrequenz, Lastresonanzwiderstand, Ersatz fr DIN IEC 444-4 : 1992-1 1 Schwingquarz, n-Netzwerk - - Measurement of quartz crystal unit parameters by zero phase technique in a Ir-net- work - Part 4: Method for the measurement of the load resonance frequencyf, load reson

4、ance resistance R, and the calculation of other derived values of quartz crystal units, up to 30 MHz (IEC 444-4 : 1988); German version EN 60444-4 : 1997 Mesure des paramtres des quartz pizolectriques par la technique de phase nulle dans le circuit en x - Partie 4: Mthode pour la mesure de la frquen

5、ce de rsonance la chargef, et de la rsistance de rsonance la charge R, et pour le calcul des autres valeurs drives des quartz pizoelectriques, jusqu 30 MHz Version allemande EN 60444-4 : 1997 (CE1 444-4 1988); IEC 122-2 : 1983 DIN IEC 122-2 : 1993-0 - IEC 302 : 1969 - - Die Europische Norm EN 60444-

6、4 ; 1997 hat den Status einer Deutschen Norm. EN 60444-2 : 1997 Nationales Vorwort Fr die vorliegende Norm ist das nationale Arbeitsgremium K 642 “Piezoelektrische Bauteile zur Frequenzstabilisierung und -Selektion” der Deutschen Elektrotechnischen Kommission im DIN und VDE (DKE) zustndig. Fr den Fa

7、ll einer undatierten Verweisung im normativen Text (Verweisung auf eine Norm ohne Angabe des Ausgabedatums und ohne Hinweis auf eine Abschnittsnummer, eine Tabelle, ein Bild usw.) bezieht sich die Verweisung auf die jeweils neueste gltige Ausgabe der in Bezug genommenen Norm. Fr den Fall einer datie

8、rten Verweisung im normativen Text bezieht sich die Verweisung immer auf die in Bezug genommene Ausgabe der Norm. Der Zusammenhang der zitierten Normen mit den entsprechenden Deutschen Normen ist nachstehend wiedergegeben. Zum Zeitpunkt der Verffentlichung dieser Norm waren die angegebenen Ausgaben

9、gltig. IEC 444-2 : 1980 DIN EN 60444-2 : 1997-10 - I Klassifikation im 1 Norm 1 VDE-Vorschriftenwerk I Europische Norm 1 Internationale Norm EN 60444-1 : 1997 I IEC 444-1 : 1986 I DIN EN 60444-1 : 199710 I - I Fortsetzung Seite 2 und 9 Seiten EN O DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der

10、 Vervielfltigung, auch auszugsweise, Ref. Nr. DIN EN 60444-4 : 1997-i0 nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet. Preisar: O9 Vertr.-Nr. 2509 Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Seite 2 DIN EN 60444-4 : 1997-10 Nationaler Anhang NA

11、informativ) Literaturhinweise DIN IEC 122-1 Schwingquarze zur Frequenzstabilisierung und -Selektion; Teil 1: Normwerte und Prfbedingungen; Identisch mit IEC 122-1 : 1976 Schwingquarze zur Frequenzstabilisierung und -Selektion; Teil 2: Leitfaden zur Anwendung von Schwingquarzen zur Frequenzstabilisi

12、erung und -Selektion; Identisch mit IEC 122-2 : 1983 Messung von Schwingquarz-Parametern nach dem Null-Phasenverfahren in einem Ir-Netzwerk; Teil 1 : Verfahren zur Messung der Resonanzfrequenz und des Resonanzwiderstandes von Schwingquarzen nach dem Null-Phasenverfahren in einem Ir-Netzwerk (IEC 444

13、1-1 : 1986); Deutsche Fassung EN 60444-1 : 1997 Messung von Schwingquarz-Parametern nach dem Null-Phasenverfahren in einem Ir-Netzwerk; Teil 2: Messung der dynamischen Kapazitt von Schwingquarzen nach dem Phasenoffsetverfahren (IEC 444-2 : 1980); Deutsche Fassung DIN IEC 122-1 DIN EN 60444-1 DIN EN

14、60444-2 EN 60444-2 : 1972 EUROPi - Reststreukapazitt; - Restkontaktwiderstand; - Genauigkeit bei der Kalibrierung des Lastkapazitts- wertes; - Genauigkeit bei der Messung der Frequenz und des Widerstandes in dem x-Netzwerk mit dem Null-Phasen- verfahren. Die Genauigkeit der Lastkapazitt bezogen auf

15、die ungenaue Kalibrierung und Frequenz ist in Bild A.4 gezeigt. Der Haupt- grund ist die Restinduktivitt Lr des Lastkondensators, die sich aus dem leichten Ansteigen von C, mit zunehmender Frequenz ergibt. Der relative Wert diese Anstieges kann aus folgender genherter Gleichung berechnet werden. (4)

16、 mitf;, = 1 kHz. Mit L, = 1 nH,f= 30 MHz und C, = 30 pF ist der Anstieg kleiner als 0,2 %. Bei Messungen im Temperaturbereich kann der Einflu der Temperatur eine wesentlich Rolle spielen. Der Einflu hngt weitgehend vom Temperaturbeiwert des verwendeten Kera- mikmaterials, das als Dielektrikum fr den

17、 Lastkondensator verwendet wird, ab. A.2.3 Der Einflu der Temperatur/Frequenz-Charakteristik des Schwingquarzes kann minimiert werden, wenn man si- cherstellt, da die Temperatur des Schwingquarzes bei allen verlangten Frequenzmessungen gleich ist, um die Kompo- nenten in der Reihenersatzschaltung zu

18、 bestimmen. A.2.4 Die Genauigkeit der Frequenzmessung mu so hoch wie mglich sein, wenn eine genaue Bestimmung von C, und L, verlangt wird, da die Ergebnisse die Differenz zweier oder mehrerer hnlicher Frequenzen enthalten. A.2.5 Das Verfahren zur Messung der Lastresonanzfre- quenz und des Lastresona

19、nzwiderstandes ist in IEC 444-1 bei Resonanzbedingung beschrieben. A.3 Analyse der Meabweichungen A.3.1 Meabweichung der Die relative Meabweichung vonf, infolge der Ungenauigkeit der Lastkapazitt ist durch folgende Gleichung gegeben: Lastresonanzf requenz f, STD-DIN DIN EN bUq44-4-GERM 1997 Seite 4

20、EN 60444-4 : 1997 wobei S die Ziehempfindlichkeit ist. Die relative Meabweichung von fL als Funktion der Zieh- empfindlichkeit S ist fr verschiedene Frequenzen in Bild A.5 dargestellt. A.3.2 Meabweichung des Die relative Meabweichung von R, infolge der Ungenauig- keit der Lastkapazitt ist durch folg

21、ende Gleichung gegeben: Lastresonanzwiderstandes R, dR, - 2 dCL - RL Co + CL und wird in Bild A.6 gezeigt. A.3.3 Meabweichung von C, a) Ungenauigkeit der Lastkapazitt Die relative Meabweichung von C, infolge der Ungenau- igkeit der Lastkapazitt ist durch folgende Gleichung ge- geben: (7) dC1 - d (CL

22、CL) -_ CL2 -CL1 Die relative Meabweichung von C, als Funktion der Fre- quenz ist in Bild A.7 dargestellt. b) Die relative Meabweichung von C, entsteht durch die Ungenauigkeit beim Messen der Frequenzen f, fL2 undf, z. B. durch nderungen der Umgebungstempera- tur, dei Treiberspannung mit Nullphasena

23、nzeigefehler. Die anteilige Abweichung von C, kann berechnet werden aus der Gleichung: dC1 1 Cl Af2 - = -. (-0,5 d fL1 + 2 dfLp- 1,5 df,) , (8) wenn C, E 2CL, mit 27944413 Ob71i5L3 797 D und in Nherung dCl 2,5 df, -=- oder CI Af2 dC, C1 fr Cl 5. dfr cc0 + CL2) -= (9) Bild A.8 zeigt die relativen Mea

24、bweichungen von C, als Funktion von C, fr verschiedene Ungenauigkeiten bei der Frequenzmessung fr: C, = 5 pF CL, = 15 pF CL2 =3OpF c) Messung von& anstelle von& Die relative Meabweichung von C, ist durch folgende Gleichung gegeben: 1 dC1 -= -(-0,5dfL,+2dfL2-1,5 df,) (IO) Cl *f2 mit fr C, = 15 pF C,

25、 30 PF Co = 3 PF dC1 1 . 10-23 Ci Q2.C: - - Bild A.9 zeigt die relativen Meabweichungen von C, als Funktion von C, fr verschiedene Werte der Gte Q bei Schwingquarzen. Seite 5 EN 60444-4 : 1997 MaBe in rnrn I O. 7 I t c I # goldplattierter Kondensator Bild A.l: blicher Trger eines Lastkondencators S

26、eite 6 EN 60444-4 1997 1 a) Ohne Lactkondensator I I b) Mit Lastkondensator , Bezugsebene Kontaktebene Lastkondensator Anordnung des Lastkondensators in bezug auf die Kontaktplatten des Netzwerkes Bild A.2: Verfahren zum Einfgen des Lastkondensators in das rc-Netzwerk Seite 7 EN 60444-4 : 1997 r Sch

27、wingquarz Bild A.3: Schaltbild des n-Netzwerkes einschlielich des Lastkondensators C, I I I I 1 1 I t O 5 10 15 20 25 30 f(MHz) Bild A.4: Genauigkeit der Lactkapazitt als Funktion der Frequenz fr einen Lastkondensator mit 30 pF einschlielich der Kalibriergenauigkeit und Restinduktivitten (ungnstigst

28、er Fall) 1 2 3 4 56 810 20 - s FI Bild A.5: Relative Meabweichung vonf, in Abhngigkeit der Schwingquatz-Ziehempfindlichkeit fr verschiedene Frequenzen bei einem Lastkondensator von 30 pF STD.DIN DIN EN b04ii-4-GERM 1777 2774LiYb Ob71517 332 Seite 8 EN 60444-4 : 1997 10 3-10 O 5 10 15 20 25 30 f(MHz)

29、 Bild A.6: Relative Meabweichung von R, in Abhngigkeit von der Frequenz fr verschiedene Werte von C, 10 3.10 O 5 10 15 20 25 30 f(Mz) Bild A.7: Relative Meabweichung von C, als Funktion der Frequenz - 0,1 2 3 45681 2 3 456 810 20 Ci fF) Bild A.8: Relative Meabweichung von Cl in Abhngigkeit von Cl fr

30、 verschiedene Frequenzmeungenauigkeiten C, = 5 pF, C, = 15 pF, CL2 = 30 pF Seite 9 EN 60444-4 : 1997 0.1 2 3 45681 2 3 456 8 10 20 Ci (fF) Bild A.9: Relative MeBabweichung von C, in Abhngigkeit von CI fr verschiedene Werte der Gte Q, C, = 5 PF, CLl = 15 PF, C, = 30 PF Nationaler Anhang ZA (normativ)

31、 Normative Vetweisungen auf internationale Publikationen mit ihren entsprechenden europischen Publikationen Diese Europische Norm enthlt durch datierte und undatierte Verweisungen Festlegungen aus anderen Publikationen. Diese normativen Verweisungen sind an den jeweiligen Stellen im Text zitiert, un

32、d die Publikationen sind nachstehend aufgefhrt. Bei datierten Verweisungen gehren sptere nderungen oder berarbeitungen dieser Publikationen zu dieser Europischen Norm nur, falls sie durch nderung oder berarbeitung eingearbeitet sind. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe der in Bezug

33、genommenen Publikation (einschlielich nderungen). ANMERKUNG: Wenn internationale Publikationen durch gemeinsame Abnderungen gendert wurden, durch (mod) angegeben, gelten die entsprechenden EN/HD. Publikation Jahr Titel EN/HD Jahr IEC 122-1 1976 Quartz crystal units for frequency control and selectio

34、n - Part 1: Standard values and test conditions - - - Al 1983 I EC 122-2 1983 Part 2: Guide to the use of quartz crystal units for - - IEC 302 1969 Standard definitions and methods of measurement for - - frequency control and selection piezoelectric vibrators operating over the frequency range up to

35、 30 MHz Measurement of quartz crystal unit parameters by zero phase technique in a x-network Part 1: Basic method for the measurement of resonance frequency and resonance resistance of quartz crystal units by zero phase technique in a x-network capacitance of quartz crystal units IEC 444-1 1986 EN 60444-1 1997 IEC 444-2 1980 Part 2: Phase offset method for measurement of motional EN 60444-2 1997