现在在电子产品一日千里的今日,本钱问题肯定是生产商考虑的重要要素,相同对晶振的运用也会考虑到本钱要素,因而工程师在规划电路时,因有源晶体振动器(俗称钟振)比一般无源谐振器价格高出5~10倍,然后更多地挑选运用无源的晶体运用到电路中;只需在一些高端产品如工控类、高速通讯类产品才比较喜爱运用有源晶振,因而就产生了以上常见的问题。
究其原因,无源晶振的运用作用不只取决于晶振本身的方针,还与振动电路的规划匹配关联性极大,也常常呈现匹配不抱负的情况。有源晶振是直接将晶体与钟振IC"捆 绑"封装调试后,提供给用户,防止了客户端因晶体负载匹配不妥,形成电路频率漂移的费事,下面来浅谈有源晶振(钟振)是怎么做到防止以上不良的。
石英晶体俗称水晶,成分为二氧化硅,具有"压电效应"和极高的品质因数,被应用于各种振动电路,其频率安稳度一般能够到达10-6~10-8数量级,乃至更高。但是其频率精度遭到石英晶体本身所固有的两个特性影响:频率牵引量(TS)和温漂。频率牵引量是描绘石英晶体频率精度跟着负载电容改动而改动的物理量,单位为PPM/PF.温漂是描绘晶体频率精度跟着温度的改动而改动的物理量,为石英晶体所固有的特性,其频率温度曲线与石英晶片的切型和切角有关。从用户运用视点讲,用户无法改动晶片的切角切型,却很简单改动振动回流的负载,也正因而原因,客户在运用晶体谐振器时,简单呈现因负载不匹配形成的频率漂移现象。
钟振之所具有高精度和高安稳度,原因在于钟振内部运用了专业振动IC,已经在未对钟振封装前,经过对水晶片上的电极喷银或许刻蚀等方法改动晶片厚度对晶体频率进行微调,然后使振动电路输出想要的方针频率,防止了因负载不匹配形成的频率漂移,提高了振动电路的精度。
上文说到石英晶体还有一个重要的特性–温漂。一切的石英晶体资料做成的频率器材,均有必定的温漂。温漂成为影响石英晶体谐振器及石英晶体振动器频率精度的重要要素。温补钟振(TCXO),恒温钟振(OCXO),都是针对晶体的频率温度特性做相应的补偿,频率精度TCXO小于±2.5ppm,OCXO小于±10ppb(1ppb=10-3ppm),乃至更高。温度补偿,成为补偿石英晶体温漂的重要手法。但是,市面上针对KHZ等级的温补钟振少之又少,其原因,我能够从晶体的切型方面剖析。
石英晶片的切型大致能够分为AT切、BT切、CT切、DT切等,不同的切型,所对应的频率温度曲线不一样。下面两幅图的分别为音叉32.768KHZ晶体和AT切MHZ晶体的频率温度曲线。
音叉32.768KHZ晶体频率温度曲线为二次抛物线,跟着作业温度违背常温25℃越远,温漂也随之变大,-10℃~60℃其温漂到达将近50ppm,如按工业级-40℃~85℃核算,温漂高达151ppm,难以习惯工业级作业温度规模的电子产品,对其进行温度补偿也较为困难,因而,市面上针对32.768KHZ的TCXO很少,且价格极为贵重。关于一般的消费类电子职业,如需工业级-40℃~85℃,且温度频差操控在±30ppm以内,运用一般音叉型32.768KHZ晶体,是无法满足要求的。但是,假如能将晶片切型改为AT切的切型,那么工业级温度频差操控在±30ppm以内将不成问题。下面来了解一下AT切 32.768KHZ钟振是怎么完成的。
AT切晶体频率温度曲线为三次曲线,呈躺着的"S"型曲线,跟着温度的改动,温漂呈"S"型轨道改动,大致在-10℃和+60℃时,有两个"拐点",即温漂又会反方向拐回来。因而,只需操控好晶片的切角在必定的公役规模内,那么确保两个拐点温漂在-40℃~85℃时不超越±30ppm并不是一件难事。但是,AT切晶体只针对MHZ频率的晶体,怎么转换成32.768KHZ频率?钟振32.768KHZ经过分频方法,便能够完成。如选用AT切16.777216MHZ晶体,经过512分频,那么就能够得到想要的32.768KHZ频率。钟振完成对频率的分频并不困难,都集成在振动IC内部。因而,运用AT切MHZ 分频完成的32.768KHZ钟振,在频率温度特性上,有很大的改进,在没有进行温度补偿的时分,-40℃~85℃条件下,温度频差保持在±30ppm乃至±20ppm都是能够完成的。
以上说到钟振的高精度和高安稳性,关键在于钟振削减繁琐的晶体负载匹配进程,且运用了专业的振动IC,提高了产品的安稳性。32.768KHZ 钟振,选用AT切MHZ晶片经过分频方法,大大改进了产品的温度频差特性。但是,不得不指出,选用MHZ分频做出的32.768KHZ在功耗上面会略比运用KHZ最为振动源的功耗会略大,一般作业输入电流<0.5mA (3V),静态耗费电流<10uA,功耗从实践测验上看,仍是比较小的。因而,对32.768KHZ频率有特定的温度频差要求的产品,无妨能够考虑一下钟振32.768KHZ。