DIN EN 60444-7-2004 Measurement of quartz crystal unit parameters - Part 7 Measurement of activity and frequency dips of quartz crystal units (IEC 60444-7 2004) German version EN 6.pdf

1、November 2004DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDEPreisgruppe 8DIN Deutsches Institut f r Normung e.V. Jede Art der Vervielf ltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut f r Normung e. V., Berlin, gestattet.IC

2、S 31.140 9582156www.din.deXDIN EN 60444-7Messung von SchwingquarzParametern Teil 7: Messung von Aktivit ts und FrequenzDips von Schwingquarzen(IEC 604447:2004);Deutsche Fassung EN 604447:2004Measurement of quartz crystal unit parameters Part 7: Measurement of activity and frequency dips of quartz cr

3、ystal units (IEC 604447:2004);German version EN 604447:2004Mesure des paramtres des rsonateurs quartz Partie 7: Mesure des crevasses de l activit et de la frquence des rsonateurs quartz (CEI 604447:2004);Version allemande EN 604447:2004Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin w

4、ww.beuth.deGesamtumfang 9 SeitenDIN EN 60444-7:2004-112Beginn der GltigkeitDie von CENELEC am 2004-06-01 angenommene EN 60444-7 gilt als DIN-Norm ab 2004-11-01.Nationales VorwortVorausgegangener Norm-Entwurf: E DIN IEC 62223:2001-09.Fr die vorliegende Norm ist das nationale Arbeitsgremium K 642 Piez

5、oelektrische Bauteile zur Frequenz-stabilisierung und -selektion der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnikim DIN und VDE zustndig.Die enthaltene IEC-Publikation wurde vom TC 49 Piezoelectric and dielectric devices for frequency controland selection erarbeitet.Das IEC-

6、Komitee hat entschieden, dass der Inhalt dieser Publikation bis zum Jahr 2008 unverndert bleibensoll. Zu diesem Zeitpunkt wird entsprechend der Entscheidung des Komitees die Publikation besttigt, zurckgezogen, durch eine Folgeausgabe ersetzt oder gendert.EUROPISCHE NORMEUROPEAN STANDARDNORME EUROPEN

7、NEEN 60444-7Juni 2004ICS 31.140Deutsche FassungMessung von Schwingquarz-ParameternTeil 7: Messung von Aktivitts- und Frequenz-Dips von Schwingquarzen(IEC 60444-7:2004)Measurement of quartz crystal unit parametersPart 7: Measurement of activity and frequencydips of quartz crystal units(IEC 60444-7:20

8、04)Mesure des paramtres des rsonateurs quartzPartie 7: Mesure des crevasses de lactivit etde la frquence des rsonateurs quartz(CEI 60444-7:2004)Diese Europische Norm wurde von CENELEC am 2004-06-01 angenommen. Die CENELEC-Mitgliedersind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der di

9、e Bedingungen festgelegt sind,unter denen dieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu gebenist.Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angabensind beim Zentralsekretariat oder bei jedem CENELEC-Mitglied auf Anfra

10、ge erhltlich.Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). EineFassung in einer anderen Sprache, die von einem CENELEC-Mitglied in eigener Verantwortung durchbersetzung in seine Landessprache gemacht und dem Zentralsekretariat mitgeteilt worden ist, hat

11、 dengleichen Status wie die offiziellen Fassungen.CENELEC-Mitglieder sind die nationalen elektrotechnischen Komitees von Belgien, Dnemark,Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen,Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Pole

12、n, Portugal, Schweden, der Schweiz,der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreichund Zypern.CENELECEuropisches Komitee fr Elektrotechnische NormungEuropean Committee for Electrotechnical StandardizationComit Europen de Normalisation ElectrotechniqueZe

13、ntralsekretariat: rue de Stassart 35, B-1050 Brssel 2004 CENELEC Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren,sind weltweit den Mitgliedern von CENELEC vorbehalten.Ref. Nr. EN 60444-7:2004 DEN 60444-7:20042VorwortDer Text des Schriftstcks 49/637/FDIS, zuknftige 1. Ausg

14、abe von IEC 60444-7, ausgearbeitet von demIEC TC 49 Piezoelectric and dielectric devices for frequency control and selection, wurde der IEC-CENELEC Parallelen Abstimmung unterworfen und von CENELEC am 2004-06-01 als EN 60444-7angenommen.Nachstehende Daten wurden festgelegt: sptestes Datum, zu dem di

15、e EN auf nationaler Ebenedurch Verffentlichung einer identischen nationalenNorm oder durch Anerkennung bernommen werdenmuss (dop): 2005-03-01 sptestes Datum, zu dem nationale Normen, dieder EN entgegenstehen, zurckgezogen werdenmssen (dow): 2007-06-01AnerkennungsnotizDer Text der Internationalen Nor

16、m IEC 60444-7:2004 wurde von CENELEC ohne irgendeine Abnderung alsEuropische Norm angenommen.EN 60444-7:20043InhaltSeiteVorwort. 2Einleitung . 41 Anwendungsbereich 42 Begriffe 43 Messungen 43.1 Bezugsverfahren 43.2 Losprfung. 53.3 Berechnung und Auswertung 5EN 60444-7:20044EinleitungDie annehmbaren

17、Aktivitts-Dips von Resonanzwiderstand und -frequenz (Bandbreak) sind in der Bauartspe-zifikation festzulegen. Messung, Berechnung und Auswertung von Aktivitts-/Frequenz-Dips von Schwing-quarzen erfordern besondere Beachtung, weil hierbei die Methode der kleinsten Quadrate angewendet wird.1 Anwendung

18、sbereichDiese Norm gilt fr Aktivitts- und Frequenz-Dips fr Schwingquarze innerhalb eines Temperaturbereiches.2 Begriffe2.1Aktivitts-Dipunerwnschte nderung der Lastresonanzfrequenz und/oder des Resonanzwiderstandes von Schwing-quarzen, die durch Kopplung unterschiedlicher Moden in einem kleinen Tempe

19、raturbereich und bei einerfestgelegten Lastkapazitt sowie dem Belastungspegel hervorgerufen werden (siehe Bilder 1 und 2)2.2Frequenz-Dipunerwnschte Strung oder Schwankung der Schwingquarzfrequenz, die auftritt in einem kleinenTemperaturbereich als eine Abweichung der Lastresonanzfrequenz vom glatten

20、 regulren Temperaturgang,wie er von einem Polynom bis zur 5. Ordnung beschrieben werden kann. Sie zeigen hufig eine zugehrigeWiderstandsnderung (siehe Bild 2) und die Auswirkungen sind blicherweise vom Belastungspegel ab-hngig3 MessungenDie folgenden Messparameter sind notwendig und sollten in der B

21、auartspezifikation angegeben werden: Arbeitstemperaturbereich; Lastkapazitt; Belastungspegel.Die Berechnung und Auswertung dieser Daten wird mit einem Rechner durchgefhrt und in 3.3 beschrieben.Bei der Auswahl einer geeigneten Messdauer muss sorgfltig vorgegangen werden; sie ist von derAusfhrung des

22、 zu messenden Schwingquarzes abhngig. Der Belastungspegel (in Mikroampere) ist ebensozu korrigieren und zu regeln.Das Prfverfahren wird aus den folgenden ausgewhlt und in den Einzelspezifikationen festgelegt:a) losweise Prfung und durch die Fertigungssteuerung/Prozesskontrolle sichergestellt;b) Stic

23、hprobenprfung.3.1 BezugsverfahrenDas Messsystem besteht aus einem G70-Netzwerk nach IEC 60444N1)und einer Przisions-Temperaturkammer, mit der die Temperatur mit einer konstanten kleinen Temperaturanstiegsgeschwindigkeiterhht werden kann.N1)Richtig muss es lauten: nach IEC 60444-1.EN 60444-7:20045Jed

24、er Schwingquarz wird einzeln innerhalb eines Temperaturbereiches gemessen, der mit der nachfolgendfestgelegten niedrigsten Temperatur beginnt. Die Temperatur wird anschlieend mit einer konstanten Tempe-raturanstiegsgeschwindigkeit auf die nachfolgend festgelegte hchste Temperatur erhht.ANMERKUNG Die

25、 Charakteristik der Temperaturkammer sollte die entsprechende Auflsung und einen monotonkleinen Temperaturanstieg erlauben.Die niedrigsten und hchsten Messtemperaturen (Tminund Tmax)mssen 5 K unter bzw. 10 K ber derfestgelegten niedrigsten/hchsten Arbeitstemperatur liegen.Die Anzahl der Datenpunkte

26、muss so sein, dass die Temperaturintervalle zwischen den Messpunkten Ga3 0,2 Kbetragen.Innerhalb des gesamten Temperaturbereiches muss die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit 2 K/min Gb1 10 %betragen.Die Ist-Temperatur in unmittelbarer Nhe des zu prfenden Schwingquarzes ist an jedem Messpunkt ge-meins

27、am mit Werten von (Last-)Resonanzfrequenz und -widerstand aufzuzeichnen.Frequenz und Widerstand werden bei dem festgelegten Belastungspegel und bei der festgelegten Resonanz-bedingung gemessen, d. h. Lastresonanz, (Nullphasen-)Resonanz oder Serienresonanz.Die Messpunkte mssen innerhalb eines Zehntel

28、s der Bandbreite der Resonanz liegen.ANMERKUNG Zu weit auseinander liegende Messpunkte knnen auf Grund des irregulren und diskontinuierlichenVerhaltens der Schwingquarzimpedanz beim Auftreten eines Aktivitts-Dips zu fehlerhaften Ergebnissen fhren.Fr die Berechnung und Auswertung werden nur die Daten

29、 herangezogen, die innerhalb des Arbeits-temperaturbereiches liegen. Das Verfahren wird in 3.3 angegeben und ist dasselbe, das fr die Losprfungbeschrieben wird.3.2 LosprfungDas Messsystem besteht aus einem G70-Netzwerk nach IEC 60444N2)und einer einstellbaren Temperatur-kammer.Beim Losverfahren wird

30、 eine Anzahl von Schwingquarzen in der Temperaturkammer nacheinandergemessen. Der Reihe nach wird jeder Schwingquarz, beginnend bei der niedrigsten festgelegten Temperatur,gemessen. Die Temperatur wird dann stufenweise auf die hchste festgelegte Temperatur erhht.Das empfohlene Intervall fr den Tempe

31、raturanstieg betrgt 2 K.ANMERKUNG 1 Schmale Dips knnen eine Hochprzisions-Temperaturkammer und kleinere Temperaturintervalleerforderlich machen.ANMERKUNG 2 Das Betriebsverhalten der Temperaturkammer sollte fr die entsprechende Auflsung und Stabilittgeeignet sein. Die Genauigkeit der absoluten Temper

32、atur ist von geringerer Bedeutung.Es wird empfohlen, dass die hchsten und niedrigsten Temperaturen (Tminund Tmax) den festgelegten Tem-peraturbereich um 5 K berschreiten.3.3 Berechnung und AuswertungBei der Auswertung der Messdaten ist die Ordnung des fr die Kurvenanpassung verwendeten Polynomsaus d

33、er nachfolgenden Tabelle auszuwhlen.N2)Richtig muss es lauten: nach IEC 60444-1.EN 60444-7:20046Tabelle 1 Ordnung des anzuwendenden Polynoms fr die KurvenanpassungG44TOTRN3)OrdnungF(T) * R(T)Ga3 40 K 3240 K G44T 120 K 42Gb3 120 K 53* Bei Schwingquarzen mit einer F(T)-Kennlinie 2. Ordnung, z. B. BT-S

34、chnitte und Niederfrequenz-Schwingquarze,ist eine um Eins geringere Ordnung ausreichend.Fr die Anpassung der gemessenen Frequenzdaten zu einer Funktion der Temperatur wird die Methode derkleinsten Quadrate angewendet. Die Ordnung des Polynoms und die Anzahl der Datenpunkte sollte in dervereinbarten

35、Spezifikation festgelegt werden. Fr jeden der Datenpunkte ist die Differenz zwischen dengemessenen Frequenzdaten (Fm) und den berechneten Frequenzdaten (Fc) zu ermitteln mit:G44F(T) = Fm(T) Fc(T)Die gemessenen Widerstandsdaten werden nach der Methode der kleinsten Quadrate an eine Polynom-funktion d

36、er Temperatur angepasst. Fr jeden Datenpunkt ist die Differenz zwischen dem gemessenenWiderstand (Rm) und dem berechneten Widerstand (Rc) zu ermitteln mit:G44R(T) = Rm(T) Rc(T)In den Einzelspezifikationen knnen die Bedingungen fr Resonanz-Frequenz und -widerstand wie folgt sein: fr Frequenz-Dips(A)

37、max|G44F(Ti)| G44Fdipin 1 Gb4 106(in der Bauartspezifikation angegeben)(B)i1ii1imaxTTFFG2dG44G2dG44G2bG2bGa3 G44Fslopein 1 Gb4 106/K (in der Bauartspezifikation angegeben) fr Aktivitts-Dips(C) max(Rm(Ti) Rmax(in der Bauartspezifikation angegeben)(D)i1ii1imaxTTRRG2dG44G2dG44G2bG2bGa3 G44Rslopein 1 Gb

38、4 106/K (in der Bauartspezifikation angegeben)WarnungWegen stochastischen und systematischen Rauschens der Messwerte, im Besonderen der Temperatur, kanndie Differenzenbildung zu irrefhrenden Ergebnissen fhren. Dies muss durch die Auswahl geeigneterGlttungsalgorithmen fr die Messdaten vermieden werden.N3)G44TOTR ist nicht definiert; gemeint ist die Breite des Arbeitstemperaturbereichs. Richtig muss es lauten: Tmax Tmin.EN 60444-7:20047Bild 1 Relative FrequenzabweichungBild 2 Relative Widerstandsabweichung