晶振老化你了解多少呢?晶振在生產(chǎn)過程中是要經(jīng)過防老化處理的,晶振有兩種,晶體諧振器和晶體振蕩器。在生產(chǎn)過程中,需要對兩種晶振進(jìn)行防老化處理,而這兩者防老化處理也不盡相同。
無源晶振(Crystal,晶體諧振器) 結(jié)構(gòu):僅包含石英晶體,無內(nèi)置振蕩電路。 工作原理:依賴外部電路(如MCU的振蕩器)驅(qū)動,通過機械振動產(chǎn)生諧振頻率。 有源晶振(Oscillator,晶體振蕩器) 結(jié)構(gòu):集成石英晶體 + 振蕩電路 + 輸出驅(qū)動,直接輸出方波/正弦波信號。 工作原理:內(nèi)置振蕩器,僅需供電即可獨立工作。
RTC主要匹配晶振為音叉32.768KHZ晶振,音叉晶振的頻率穩(wěn)定性受溫度影響顯著,以25℃為基準(zhǔn),溫度偏離越遠(yuǎn),頻率漂移越大,例如在-10℃或60℃時溫漂可達(dá)-49ppm,導(dǎo)致計時誤差加劇。
有源晶振一般有4個腳,有個點標(biāo)記的為1腳,按逆時針(管腳向下)分別為2、3、4。 有源晶振通常的用法:一腳懸空,二腳接地,三腳接輸出,四腳接電壓。
測試方法: 準(zhǔn)備設(shè)備:PCB板、晶振(具有等效電路常數(shù)數(shù)據(jù))、示波器、電流探頭。 電路連接:將晶振一側(cè)引腳脫焊,串聯(lián)一根引線并連接電流探頭,重新焊接回PCB,確保電路完整。
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溫補晶振是在普通有源晶振的基礎(chǔ)上,增加了溫度補償功能的高精度振蕩器。普通晶振的頻率容易受環(huán)境溫度變化的影響,導(dǎo)致設(shè)備性能不穩(wěn)定。而溫補晶振通過內(nèi)置的補償電路,能夠自動調(diào)整振蕩頻率,抵消溫度變化帶來的偏差,從而提供極為穩(wěn)定的頻率信號。
有源晶振內(nèi)部含有石英晶體、振蕩IC和匹配電容等外圍電路,精度高、輸出信號穩(wěn)定,不需要設(shè)計外圍電路、使用方便,但需要電源供電。
在電子元件領(lǐng)域,電阻的品質(zhì)與性能很大程度上由生產(chǎn)工序流程的嚴(yán)謹(jǐn)性與科學(xué)性決定。作為專業(yè)貼片電阻廠家、合金電阻廠家,F(xiàn)OSAN 富捷科技旗下富捷電子專注電子元件研發(fā)制造,其電阻生產(chǎn)工序流程通過多環(huán)節(jié)精細(xì)把控,為貼片電阻、合金電阻等優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品筑牢根基。
匹配電容并不是絕對的或者固定值,無源晶振的匹配電容一般最好選擇兩個一樣電容,在很多的方案設(shè)計中一般常用的電容有12pF、15pF、22pPF、33pF等,大致都是一個20pF量級。
無源晶振(需外部電路),通常建議接數(shù)字地,因為其驅(qū)動電路(如MCU的振蕩器)屬于數(shù)字范疇。高頻噪聲可能通過地平面耦合,需確保數(shù)字地干凈;有源晶振(自帶振蕩電路),若為數(shù)字系統(tǒng)提供時鐘,接數(shù)字地;若用于模擬電路(如射頻、ADC),需評估是否接模擬地或通過磁珠/電容隔離。
壓控溫補晶振(VC-TCXO)在某些情況下可以替代溫補晶振(TCXO),但需根據(jù)具體應(yīng)用需求決定。以下是關(guān)鍵因素分析:
C0是一個靜態(tài)電容,無論晶體是否工作都存在,C0的值可以在很低的頻率(小于或約1.0MHz)測得,計算公式如下,其中A為電極面積,d為切片厚度,e為相應(yīng)晶體切片的介電常數(shù)。在實際應(yīng)用中,C0不僅包括電鍍石英裸片的靜態(tài)電容,還包括導(dǎo)電結(jié)合材料的電容和封裝外殼本身的電容。
在電子電路設(shè)計中,晶振的每一項參數(shù)都與產(chǎn)品命運息息相關(guān)——哪怕只差0.1ppm,也可能讓整板“翻車”。看似最基礎(chǔ)的術(shù)語,正是硬件工程師每天必須跨越的隱形門檻。
一般的恒溫晶振要比溫補晶振頻率穩(wěn)定度高兩個數(shù)量級以上。例如,溫補晶振(TCXO)的頻率穩(wěn)定度通常在 10?6 到 10?7 之間,而恒溫晶振(OCXO)可以達(dá)到 10?8 到 10?10 甚至更高。因此恒溫晶振一般用于高端測量儀器,如頻率計、信號發(fā)生器、網(wǎng)絡(luò)分析儀等,而溫補晶振的開機特性更好。恒溫晶振由于需要一個預(yù)熱過程,其頻率穩(wěn)定度需要數(shù)分鐘才能達(dá)到標(biāo)稱指標(biāo),而達(dá)到其最佳的長期穩(wěn)定性則需要更長的運行時間。因此,對于需要即時工作的設(shè)備,恒溫晶振不太適用。
晶振是電子系統(tǒng)時序的基準(zhǔn),一旦不穩(wěn)定,容易引發(fā)通信丟包、數(shù)據(jù)錯誤、時序混亂,甚至整機宕機,帶來嚴(yán)重后果。
壓控晶振通過外加電壓控制變?nèi)荻O管的電容值,進(jìn)而調(diào)節(jié)諧振回路的諧振頻率,實現(xiàn)頻率的精確控制。
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