DIN EN 60444-6-2014 Measurement of quartz crystal unit parameters - Part 6 Measurement of drive level dependence (DLD) (IEC 60444-6 2013) German version EN 60444-6 2013《石英晶体元件参数的测量.pdf

1、Februar 2014DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDEPreisgruppe 15DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS

2、31.140!%*J5“2073918www.din.deDDIN EN 60444-6Messung von Schwingquarz-Parametern Teil 6: Messung der Belastungsabhngigkeit (DLD) (IEC60444-6:2013);Deutsche Fassung EN 60444-6:2013Measurement of quartz crystal unit parameters Part 6: Measurement of drive level dependence (DLD) (IEC 60444-6:2013);Germa

3、n version EN 60444-6:2013Mesure des paramtres des rsonateurs quartz Partie 6: Mesure de la dpendance du niveau dexcitation (DNE) (CEI60444-6:2013);Version allemande EN 60444-6:2013Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN EN 60444-6:1997-10Siehe Anwendungsbeginnwww.b

4、euth.deGesamtumfang 21 SeitenDIN EN 60444-6:2014-02 2 Anwendungsbeginn Anwendungsbeginn fr die von CENELEC am 2013-07-24 angenommene Europische Norm als DIN-Norm ist 2014-02-01. Fr DIN EN 60444-6:1997-10 besteht eine bergangsfrist bis 2016-07-24. Nationales Vorwort Vorausgegangener Norm-Entwurf: E D

5、IN IEC 60444-6:2009-01. Fr dieses Dokument ist das nationale Arbeitsgremium K 642 Piezoelektrische Bauteile zur Frequenzstabilisierung und -selektion“ der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE (www.dke.de) zustndig. Die enthaltene IEC-Publikation wurde

6、vom TC 49 Piezoelectric and dielectric devices for frequency control and selection“ erarbeitet. Das IEC-Komitee hat entschieden, dass der Inhalt dieser Publikation bis zu dem Datum (stability date) unverndert bleiben soll, das auf der IEC-Website unter http:/webstore.iec.ch“ zu dieser Publikation an

7、gegeben ist. Zu diesem Zeitpunkt wird entsprechend der Entscheidung des Komitees die Publikation besttigt, zurckgezogen, durch eine Folgeausgabe ersetzt oder gendert. Fr den Fall einer undatierten Verweisung im normativen Text (Verweisung auf eine Norm ohne Angabe des Ausgabedatums und ohne Hinweis

8、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 datierten Verweisung im normativen Text bezieht sich die Verweisung immer auf die in Bezug genommene Ausgabe der Norm. Der Zusamm

9、enhang der zitierten Normen mit den entsprechenden Deutschen Normen ergibt sich, soweit ein Zusammenhang besteht, grundstzlich ber die Nummer der entsprechenden IEC-Publikation. Beispiel: IEC 60068 ist als EN 60068 als Europische Norm durch CENELEC bernommen und als DIN EN 60068 ins Deutsche Normenw

10、erk aufgenommen. nderungen Gegenber DIN EN 60444-6:1997-10 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Alle Abschnitte wurden unter Bercksichtigung des gesamten Inhalts der vorherigen Ausgabe entspre-chend den aktuellen Anforderungen an Form und Gestaltung berarbeitet. b) Das DLD-Messverfahen mit Oszi

11、llatorschaltung wurde in Anhang B verschoben. c) Das Referenzmessverfahren mit mehreren Belastungspegeln wurde aufgenommen. Frhere Ausgaben DIN EN 60444-6: 1997-10 EN 60444-6 Oktober 2013 EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE ICS 31.140 Ersatz fr EN 60444-6:1997 Deutsche Fassung Messung

12、von Schwingquarz-Parametern Teil 6: Messung der Belastungsabhngigkeit (DLD) (IEC 60444-6:2013) Measurement of quartz crystal unit parameters Part 6: Measurement of drive level dependence (DLD) (IEC 60444-6:2013) Mesure des paramtres des rsonateurs quartz Partie 6: Mesure de la dpendance du niveau de

13、xcitation (DNE) (CEI 60444-6:2013) Diese Europische Norm wurde von CENELEC am 2013-07-24 angenommen. CENELEC-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen

14、 Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim CEN-CENELEC Management Centre oder bei jedem CENELEC-Mitglied auf Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Fra

15、nzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CENELEC-Mitglied in eigener Verantwortung durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem CEN-CENELEC Management Centre mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CENELEC-Mitglieder sind die nat

16、ionalen elektrotechnischen Komitees von Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschland, der ehemaligen jugoslawischen Republik Mazedonien, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Port

17、ugal, Rumnien, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, der Trkei, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. CENELEC Europisches Komitee fr Elektrotechnische Normung European Committee for Electrotechnical Standardization Comit Europen de Normalisation

18、 Electrotechnique Management Centre: Avenue Marnix 17, B-1000 Brssel 2013 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den Mitgliedern von CENELEC vorbehalten. Ref. Nr. EN 60444-6:2013 DDIN EN 60444-6:2014-02 EN 60444-6:2013 Vorwort Der Text des

19、Text des Dokuments 49/1004/CDV, zuknftige 2. Ausgabe der IEC 60444-6, erarbeitet vom IEC/TC 49 Piezoelectric, dielectric and electrostatic devices and associated materials for frequency control, selection and detection“, wurde zur parallelen IEC-CENELEC-Abstimmung vorgelegt und von CENELEC als EN 60

20、444-6:2013 angenommen. Nachstehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datum, zu dem dieses Dokument auf nationaler Ebene durch Verffentlichung einer identischen nationalen Norm oder durch Anerkennung bernommen werden muss (dop): 2014-04-24 sptestes Datum, zu dem nationale Normen, die diesem Dokument

21、 entgegenstehen, zurckgezogen werden mssen (dow): 2016-07-24 Dieses Dokument ersetzt EN 60444-6:1997. EN 60444-6:2013 enthlt die folgenden wesentlichen technischen nderungen gegenber EN 60444-6:1997: a) Das DLD-Messverfahren mit Oszillator-Schaltung war die bisher bliche Methode, um abweichende DLD-

22、Zustnde zu erkennen. Daher wurde das DLD-Messverfahren mit Oszillatorschaltung in Anhang B verschoben. b) Hochzuverlssige Schwingquarze werden heute fr zahlreiche Anwendungen bentigt. Um die Untersuchungsfhigkeiten fr abweichende DLD-Zustnde zu verbessern, wurde das Referenzmess-verfahren mit mehrer

23、en Belastungspegeln aufgenommen. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. CENELEC und/oder CEN sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. Anerkennungsnotiz Der Text der International

24、en Norm IEC 60444-6:2013 wurde von CENELEC ohne irgendeine Abnderung als Europische Norm angenommen. 2 DIN EN 60444-6:2014-02 EN 60444-6:2013 Inhalt SeiteVorwort .2 Einleitung4 1 Anwendungsbereich.5 2 Normative Verweisungen.5 3 Effekte der Belastungsabhngigkeit (DLD-Effekte) .5 3.1 Reversible Freque

25、nz- und Widerstandsnderungen .5 3.2 Irreversible Frequenz- und Widerstandsnderungen.5 3.3 Ursachen von DLD-Effekten 5 4 Belastungspegel der DLD-Messung 6 5 Prfverfahren7 5.1 Verfahren A (schnelles Standard-Messverfahren).7 5.2 Verfahren B (Referenzmessverfahren mit mehreren Belastungspegeln)8 Anhang

26、 A (normativ) Beziehung zwischen elektrischer Belastung und mechanischer Verschiebung in Schwingquarzkristallen.10 Anhang B (normativ) Verfahren C: Messung der Belastungsabhngigkeit mit Oszillatorschaltung .13 Literaturhinweise 18 Anhang ZA (normativ) Normative Verweisungen auf internationale Publik

27、ationen mit ihren entsprechenden europischen Publikationen19 Bilder Bild 1 Hchstzulssiges Widerstandsverhltnis fr die Belastungsabhngigkeit als eine Funktion des Widerstands R bzw. R 8 r2 r3Bild B.1 Einsetzen eines Schwingquarzes in einen Oszillator 13 Bild B.2 Verlustwiderstand des Schwingquarzes a

28、ls Funktion der Verlustleistung.14 Bild B.3 Verhalten des Resonanzwiderstandes R eines Schwingquarzes.15 rBild B.4 Blockdiagramm einer Schaltungsanordnung.15 Bild B.5 Kurvenverlauf des eingebauten R ber den erfassten Belastungsbereich .16 oscBild B.6 Belastungsverhalten eines Schwingquarzes bei Verw

29、endung von R = 70 als Prfgrenzwert in der Prfung nach Anhang B .16 oscBild B.7 Prinzipielle schematische Darstellung der Gut/Schlecht-Prfschaltung17 3 DIN EN 60444-6:2014-02 EN 60444-6:2013 Einleitung Die Belastung (ausgedrckt als Leistung/Spannung ber dem oder Strom durch den Schwingquarz)veranlass

30、t den Resonator wegen des piezoelektrischen Effekts zu mechanischen Schwingungen. Dabei wird die Beschleunigungsarbeit in kinetische und elastische Energie umgewandelt und der Leistungsverlust in Wrme. Letzteres ist durch die innere und uere Reibung des Schwingquarz-Resonators bedingt. Die Reibungsv

31、erluste hngen von der Geschwindigkeit der schwingenden Massen ab und nehmen zu, wenn die Schwingung nicht mehr linear ist oder wenn kritische Geschwindigkeiten, Dehnungen oder andere verformende Spannungen, Auslenkungen oder Beschleunigungen im Resonator oder an seinen Oberflchen oder Befestigungspu

32、nkten auftreten (siehe Anhang A). Diese verursachen Widerstands- und Frequenz-nderungen und auch weitere Vernderungen, die durch die Temperaturabhngigkeit dieser Parameter bedingt sind. Bei hohen“ Belastungen (z. B. ber 1 mW oder 1 mA fr AT-Schnitt-Schwingquarze) werden bei allen Schwingquarzen nder

33、ungen beobachtet, die auch zu irreversiblen Amplituden- und Frequenznderungen fhren knnen. Jede weitere Zunahme der Belastung kann den Resonator zerstren. Auer diesem Effekt werden Frequenz- und Widerstandsnderungen bei niedrigen“ Belastungen bei einigen Schwingquarzen beobachtet (z. B. unter 1 mWN1

34、)oder 50 A bei AT-Schnitt-Schwingquarzen). In diesem Fall wird der Einsatz der Schwingung verhindert, wenn die Verstrkung in der Rckkopplungsschleife nicht ausreicht. In Schwingquarzfiltern ndern sich Dmpfung und Welligkeit des bertragungssystems. Ferner hngt auch die Kopplung zwischen einem vorgesc

35、hriebenen Schwingungsmodus und anderen Moden (d. h. dem Resonator selbst, der Befestigung und dem Fllgas) von der Belastung ab. Bedingt durch das unterschiedliche Temperaturverhalten dieser Moden fhren diese Kopplungen innerhalb enger Temperaturbereiche zu Frequenz- und Widerstandsnderungen des ange

36、gebenen Modus. Diese nderungen nehmen mit grer werdender Belastung zu. Dieser Effekt wird jedoch im Folgenden in diesem Teil der IEC 60444 nicht weiter betrachtet. Die erste Ausgabe der IEC 60444-6 wurde 1995 verffentlicht. Bis heute aber wurde sie nicht berarbeitet. In der Zwischenzeit hat die Ford

37、erung nach einer genaueren Festlegung und Messung der Belastungs-abhngigkeit (DLD) zugenommen. In dieser neuen Ausgabe wird der in IEC 60444-6:1995 verwendete Begriff Belastungsabhngigkeit“ beibe-halten. Seine Definition aber wurde an die strengen Anforderungen seitens der Kunden angepasst. Auerdem

38、werden die auf der Sitzung in Stanford im Juni 2011 getroffenen Festlegungen bercksichtigt. N1)Nationale Funote. Hier muss es richtig 1 W heien. 4 DIN EN 60444-6:2014-02 EN 60444-6:2013 1 Anwendungsbereich Dieser Teil der IEC 60444 gilt fr die Messung der Belastungsabhngigkeit (en: drive level depen

39、dence DLD) von Schwingquarzen. Zwei Prfverfahren (A und C) und ein Referenzverfahren (B) werden beschrieben. Verfahren A basiert auf dem Verfahren in einem -Netzwerk nach IEC 60444-1 und kann im gesamten Frequenzbereich, fr den dieser Teil der IEC 60444 zutrifft, eingesetzt werden. Referenz-verfahre

40、n B basiert auf dem Verfahren in einem -Netzwerk oder dem Reflexionsverfahren nach IEC 60444-1, IEC 60444-5 oder IEC 60444-8 und kann im gesamten Frequenzbereich eingesetzt werden, fr den dieser Teil von IEC 60444 zutrifft. Verfahren C ist ein Oszillatorverfahren, das besonders fr die Messung von Gr

41、undton-Schwingquarzen in grerer Stckzahl mit festen Messbedingungen geeignet ist. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug g

42、enommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). IEC 60444-1, Measurement of quartz crystal unit parameters by zero phase technique in a -network Part 1: Basic method for the measurement of resonance frequency a

43、nd resonance resistance of quartz crystal units by zero phase technique in a -network IEC 60444-5, Measurement of quartz crystal unit parameters Part 5: Methods for the determination of equivalent electrical parameters using automatic network analyzer techniques and error correction IEC 60444-8, Mea

44、surement of quartz crystal unit parameters Part 8: Test fixture for surface mounted quartz crystal units 3 Effekte der Belastungsabhngigkeit (DLD-Effekte) 3.1 Reversible Frequenz- und Widerstandsnderungen Reversible nderungen sind Frequenz- und Widerstandsnderungen, die jeweils bei den gleichen Bela

45、stungen auftreten, nachdem Wiederholungsmessungen abwechselnd bei niedrigen und bei hohen Belastungen durchgefhrt wurden oder nach kontinuierlichen oder quasi-kontinuierlichen Messungen von der niedrigsten zur hchsten Belastung und zurck, wenn diese nderungen innerhalb der Grenzen der Messgenauigkei

46、t gleich bleiben. 3.2 Irreversible Frequenz- und Widerstandsnderungen Irreversible nderungen sind deutliche Frequenz- und/oder Widerstandsnderungen, die bei einer niedrigen Belastung nach einer Zwischenmessung bei hoher Belastung auftreten, z. B. wenn sich ein vorher hoher Widerstand bei niedriger B

47、elastung bei der Wiederholungsmessung in einen niedrigen Widerstand bei hoher Belastung ndert. Insbesondere wenn der Schwingquarz mehrere Tage lang nicht in Betrieb war, knnte sich sein Widerstand auf einen hohen Wert zurck gendert haben, wenn er wieder bei niedriger Belastung betrieben wird. Dem ir

48、reversiblen Effekt sollte grere Aufmerksamkeit geschenkt werden, da er die Eigenschaften von Gerten, die nur sporadisch betrieben werden, stark beeintrchtigen kann. 3.3 Ursachen von DLD-Effekten Whrend die meist reversiblen Effekte durch eine bermige Belastung des Schwingquarzes zustande kommen, sin

49、d die irreversiblen Effekte durch die Herstellung bedingt, insbesondere durch unvollkommene Herstellungstechnologien. Beispiele hierfr sind: Teilchen auf der Oberflche des Resonators (teilweise durch l, Reinigungs- oder Lsemittel oder elek-trostatisch gebunden); 5 DIN EN 60444-6:2014-02 EN 60444-6:2013 mechanische Beschdigung des Res