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更多>>表晶32.768k晶振
來源:http://m.goapplyonline.com 作者:壹兆電子技術(shù)部 2017年07月01
用32.768K的石英晶體振蕩器,輸入頻率信號給IC。IC內(nèi)部會建構(gòu)有分頻電路,連續(xù)除以二進行15回合,產(chǎn)生了1Hz的信號,做成1秒鐘。
問題是手機晶振廠商使用為更小型的石英晶振之后,發(fā)覺振蕩頻率變?yōu)?2.77075KHz(增加了84ppm)。因此,每一天約超前了7.26秒。一個月下來就超前了3分半,大幅超越了該公司訂下的容許范圍。(該公司所訂的基準是每一個月常溫下必須維持1分鐘的誤差之內(nèi)。)
注:原本采用的石英晶體振蕩器件尺寸愛普生晶振MC-1467.0mm×1.5mm×1.4mm,換成了KDS晶振,DST310S晶振,3.2min×1.5mm×0.8mm的小型器件,體積僅有原來的四分之一,可以省空間。
很明確的一個答案就是,若晶振頻率發(fā)生偏差,并非是晶振廠家的問題或者是晶振本身問題,實則最重要的還是晶振的負載電容。還有一個因素就是溫度范圍的影響。
發(fā)生問題后,經(jīng)過內(nèi)部的討論一致認為問題該是出于石英晶振器件的“負載電容”的差異。透過實際的測試之后,原來晶振負載為7pF,新品為12.5pF,卻是符合器件廠商的規(guī)格。
所謂的“負載容量”,通常是指器件發(fā)振時振蕩電路的負載容量。一般,當(dāng)負載電容增大時,發(fā)振頻率跟著變低,這個關(guān)系曲線就稱為“頻率-負載容量特性”,每家振蕩器件多不太相同。這是因為振蕩器件的振動片設(shè)計與電極設(shè)計值不同的緣故。
注:發(fā)振電路的負載容量是由Cd與Cg兩個靜電容量以及寄生電容的合成容量。Cd與Cg若是過大,負載容量也會變大。
如果振蕩器件的負載容量與石英晶振發(fā)振電路的負載容量不一致時,振蕩頻率會偏移。于是該客戶將原本Cd/Cg的電容值從6pF變更成18pF的電容器,發(fā)振電路的負載容量從7pF增加到12.5pF。雖然是配合了,可是卻衍生出另一個問題。那就是電路負性阻抗的絕對值100KΩ,充裕度不足(等效串接阻抗45KΩ~75KΩ)。1.3~2倍的發(fā)振充裕度,不太符合5~10倍以上的期望值。若是使用環(huán)境的溫度變遷大的場合,擔(dān)心表晶會不振蕩。
經(jīng)過反復(fù)更替電路定數(shù),依然不能解決問題。而且,振蕩器件的驅(qū)動電力激勵位階增大,又有機會破損振蕩器件的副作用。
在必須使用IC內(nèi)藏回授阻抗與Inverter的前提下,也唯有變換另一種振蕩器件。若是換回原來7pF的制品,當(dāng)然沒有問題。但是不能達成開發(fā)的目標。于是,與晶振廠家長談之后,換了原來愛普生晶振的產(chǎn)品MC-146晶振,然而負載電容僅有9pF的新品。從新設(shè)計發(fā)振電路之后,無論頻率偏移還是充裕度以及激勵位階都在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。最終,解決了困擾手機廠商的問題。
從這一個案例的克服,不難發(fā)覺石英晶振器件的發(fā)振電路設(shè)計,其實是頻率偏差、發(fā)振充裕度、激勵位階等三個條件滿足的連立方程式作業(yè),需要面面俱到。
另外實際的應(yīng)用上,還需要考慮到溫度變化的因素。攝氏25度頻率偏差為零,當(dāng)溫度無論是往上還是往下,發(fā)振頻率會滑落。因此,無妨將表晶發(fā)振電路的負載容量做的比振蕩器件的負載容量小一點。
表晶32.768K在電子產(chǎn)品線路中起到的作用是提供頻率信號給實時時鐘IC。若晶振的頻率有所偏移,時間的表示就會不精準。首先了解一個實時案例。客戶是做手機的廠商,開發(fā)基頻電路的設(shè)計部門負責(zé)設(shè)計手機搭載的時鐘電路。一般,時鐘電路是由音叉型石英晶體振蕩器件以及實時時鐘IC所構(gòu)成。
而石英鐘表的作用正是一顆小小的石英晶體諧振器,32.768KHZ,簡稱為表晶,32.768K晶振后來被廣泛應(yīng)用到各種時鐘產(chǎn)品,人類越來越里不開的電子產(chǎn)品之中。比如手機,石英手表,石英掛鐘,萬年歷,等電子數(shù)碼產(chǎn)品。
居里在1880年發(fā)現(xiàn)了天然石英晶體具有壓電效應(yīng),從此就有了壓電石英晶體的舞臺,在經(jīng)過人類不斷的挖潛與開發(fā),壓電石英晶體被制作成各種元器件與工藝品,壓電晶體在經(jīng)過人工培育成功之后,更是有了石英晶體遠大的開闊與發(fā)展,壓電石英晶體,被制作成了石英晶體諧振器,SAW聲表面濾波器,而石英晶體又被分為了,無源晶振和有源晶振,又有兆級之分,也有千赫時鐘晶體表晶之分,而表晶應(yīng)用最為廣闊的頻率是32.768KHZ,居里兄弟壓電晶體的發(fā)現(xiàn)不但成就了元器件的舞臺,還給人類帶來了無盡的好處,也成就了一個以依靠時鐘起家的企業(yè),這就是日本精工(SEIKO)石英鐘表,精工集團同時還研發(fā)生產(chǎn)了精工晶振,1969年12月25日對于世界時間是具有歷史意義的一天!SEIKO 推出世界上第一只石英表,為人類的時間觀念和社會生活帶來了莫大的變革。
問題是手機晶振廠商使用為更小型的石英晶振之后,發(fā)覺振蕩頻率變?yōu)?2.77075KHz(增加了84ppm)。因此,每一天約超前了7.26秒。一個月下來就超前了3分半,大幅超越了該公司訂下的容許范圍。(該公司所訂的基準是每一個月常溫下必須維持1分鐘的誤差之內(nèi)。)
注:原本采用的石英晶體振蕩器件尺寸愛普生晶振MC-1467.0mm×1.5mm×1.4mm,換成了KDS晶振,DST310S晶振,3.2min×1.5mm×0.8mm的小型器件,體積僅有原來的四分之一,可以省空間。
很明確的一個答案就是,若晶振頻率發(fā)生偏差,并非是晶振廠家的問題或者是晶振本身問題,實則最重要的還是晶振的負載電容。還有一個因素就是溫度范圍的影響。
發(fā)生問題后,經(jīng)過內(nèi)部的討論一致認為問題該是出于石英晶振器件的“負載電容”的差異。透過實際的測試之后,原來晶振負載為7pF,新品為12.5pF,卻是符合器件廠商的規(guī)格。
所謂的“負載容量”,通常是指器件發(fā)振時振蕩電路的負載容量。一般,當(dāng)負載電容增大時,發(fā)振頻率跟著變低,這個關(guān)系曲線就稱為“頻率-負載容量特性”,每家振蕩器件多不太相同。這是因為振蕩器件的振動片設(shè)計與電極設(shè)計值不同的緣故。
注:發(fā)振電路的負載容量是由Cd與Cg兩個靜電容量以及寄生電容的合成容量。Cd與Cg若是過大,負載容量也會變大。
如果振蕩器件的負載容量與石英晶振發(fā)振電路的負載容量不一致時,振蕩頻率會偏移。于是該客戶將原本Cd/Cg的電容值從6pF變更成18pF的電容器,發(fā)振電路的負載容量從7pF增加到12.5pF。雖然是配合了,可是卻衍生出另一個問題。那就是電路負性阻抗的絕對值100KΩ,充裕度不足(等效串接阻抗45KΩ~75KΩ)。1.3~2倍的發(fā)振充裕度,不太符合5~10倍以上的期望值。若是使用環(huán)境的溫度變遷大的場合,擔(dān)心表晶會不振蕩。
經(jīng)過反復(fù)更替電路定數(shù),依然不能解決問題。而且,振蕩器件的驅(qū)動電力激勵位階增大,又有機會破損振蕩器件的副作用。
在必須使用IC內(nèi)藏回授阻抗與Inverter的前提下,也唯有變換另一種振蕩器件。若是換回原來7pF的制品,當(dāng)然沒有問題。但是不能達成開發(fā)的目標。于是,與晶振廠家長談之后,換了原來愛普生晶振的產(chǎn)品MC-146晶振,然而負載電容僅有9pF的新品。從新設(shè)計發(fā)振電路之后,無論頻率偏移還是充裕度以及激勵位階都在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。最終,解決了困擾手機廠商的問題。
從這一個案例的克服,不難發(fā)覺石英晶振器件的發(fā)振電路設(shè)計,其實是頻率偏差、發(fā)振充裕度、激勵位階等三個條件滿足的連立方程式作業(yè),需要面面俱到。
另外實際的應(yīng)用上,還需要考慮到溫度變化的因素。攝氏25度頻率偏差為零,當(dāng)溫度無論是往上還是往下,發(fā)振頻率會滑落。因此,無妨將表晶發(fā)振電路的負載容量做的比振蕩器件的負載容量小一點。
表晶32.768K在電子產(chǎn)品線路中起到的作用是提供頻率信號給實時時鐘IC。若晶振的頻率有所偏移,時間的表示就會不精準。首先了解一個實時案例。客戶是做手機的廠商,開發(fā)基頻電路的設(shè)計部門負責(zé)設(shè)計手機搭載的時鐘電路。一般,時鐘電路是由音叉型石英晶體振蕩器件以及實時時鐘IC所構(gòu)成。
而石英鐘表的作用正是一顆小小的石英晶體諧振器,32.768KHZ,簡稱為表晶,32.768K晶振后來被廣泛應(yīng)用到各種時鐘產(chǎn)品,人類越來越里不開的電子產(chǎn)品之中。比如手機,石英手表,石英掛鐘,萬年歷,等電子數(shù)碼產(chǎn)品。
居里在1880年發(fā)現(xiàn)了天然石英晶體具有壓電效應(yīng),從此就有了壓電石英晶體的舞臺,在經(jīng)過人類不斷的挖潛與開發(fā),壓電石英晶體被制作成各種元器件與工藝品,壓電晶體在經(jīng)過人工培育成功之后,更是有了石英晶體遠大的開闊與發(fā)展,壓電石英晶體,被制作成了石英晶體諧振器,SAW聲表面濾波器,而石英晶體又被分為了,無源晶振和有源晶振,又有兆級之分,也有千赫時鐘晶體表晶之分,而表晶應(yīng)用最為廣闊的頻率是32.768KHZ,居里兄弟壓電晶體的發(fā)現(xiàn)不但成就了元器件的舞臺,還給人類帶來了無盡的好處,也成就了一個以依靠時鐘起家的企業(yè),這就是日本精工(SEIKO)石英鐘表,精工集團同時還研發(fā)生產(chǎn)了精工晶振,1969年12月25日對于世界時間是具有歷史意義的一天!SEIKO 推出世界上第一只石英表,為人類的時間觀念和社會生活帶來了莫大的變革。
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