2016尺寸封裝!小晶振,大作用
我們目前常說(shuō)的晶振都是石英晶體振蕩器或者石英晶體諧振器的簡(jiǎn)稱。他們都是利用石英晶體的壓電效應(yīng)制作而成。在石英晶振的兩個(gè)電極上施加電場(chǎng)會(huì)使晶體產(chǎn)生機(jī)械變形,反之,如果在晶體兩側(cè)施加機(jī)械壓力就會(huì)在晶體上產(chǎn)生電場(chǎng)。利用這種特性,在晶體的兩側(cè)施加交變電壓,晶片就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng),同時(shí)產(chǎn)生交變電場(chǎng)。這種震動(dòng)和電場(chǎng)一般都很小,但是在某個(gè)特定頻率下,振幅會(huì)明顯加大,這就是壓電諧振,和我們常見(jiàn)到的LC回路諧振有些類(lèi)似。
晶振的頻率穩(wěn)定度受溫度和老化的影響最大。根據(jù)晶振使用的與溫度特性有關(guān)的基本元件和具備的機(jī)能所組成的矩陣變換電路來(lái)分類(lèi),一般可以分為以下四類(lèi):
簡(jiǎn)單封裝水晶振蕩器(SPXO)
不進(jìn)行溫度控制和溫度補(bǔ)償?shù)乃д袷幤?頻率溫度特性基本依賴于水晶諧振器;
溫度補(bǔ)償水晶振蕩器(TCXO)
附加溫度補(bǔ)償電路,減少因周?chē)鷾囟茸兓鸬念l率變化;
電壓控制水晶振蕩器(VCXO)
通過(guò)外部的控制電壓使輸出頻率可變或可調(diào)制;
帶恒溫槽水晶振蕩器(OCXO)
用恒溫槽使水晶振蕩器或水晶諧振器保持一定的溫度,使周?chē)鷾囟茸兓鸬念l率變化達(dá)到最小。
我們目前常說(shuō)的晶振都是石英晶體振蕩器或者石英晶體諧振器的簡(jiǎn)稱。他們都是利用石英晶體的壓電效應(yīng)制作而成。在石英晶體的兩個(gè)電極上施加電場(chǎng)會(huì)使晶體產(chǎn)生機(jī)械變形,反之,如果在晶體兩側(cè)施加機(jī)械壓力就會(huì)在晶體上產(chǎn)生電場(chǎng)。并且,這兩種現(xiàn)象是可逆的。利用這種特性,在晶體的兩側(cè)施加交變電壓,晶片就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng),同時(shí)產(chǎn)生交變電場(chǎng)。這種震動(dòng)和電場(chǎng)一般都很小,但是在某個(gè)特定頻率下,振幅會(huì)明顯加大,這就是壓電諧振,和我們常見(jiàn)到的LC回路諧振有些類(lèi)似。
如何使用晶振
晶振除了壓電效應(yīng)以外,還有一個(gè)不能被忽略的特性,就是溫漂。晶振的振蕩頻率會(huì)隨著環(huán)境溫度的變化發(fā)生微小的偏移,這是晶振固有的特性。正是由于溫漂的存在,普通晶振的精度很難做的很高,常見(jiàn)的晶振精度多為40ppm,20ppm,很難做到10ppm以下。這種精度在一些對(duì)晶振精度要求不高的場(chǎng)合,如微處理器的時(shí)鐘輸入等,完全能夠滿足需求。但是在無(wú)線通信,蜂窩應(yīng)用,廣播電視等應(yīng)用領(lǐng)域,需要時(shí)鐘精確同步,普通晶振就很難滿足系統(tǒng)需求了。為了解決溫漂帶來(lái)的影響,系統(tǒng)就要選擇精度更高的溫補(bǔ)晶振或者恒溫晶振。溫補(bǔ)晶振是通過(guò)感應(yīng)環(huán)境溫度,然后將溫度信息轉(zhuǎn)換成控制量控制晶振的輸出頻率?,F(xiàn)在的溫補(bǔ)晶振多采用數(shù)字化技術(shù),能夠達(dá)到更精確的控制。而恒溫晶振更進(jìn)一步,將晶體置于恒溫槽內(nèi),通過(guò)設(shè)置恒溫工作點(diǎn),使恒溫槽保持一個(gè)恒溫的狀態(tài),晶體在恒溫槽內(nèi)就可以不受外界溫度的影響,大大提高晶振輸出頻率的穩(wěn)定度。溫補(bǔ)晶振和恒溫晶振的輸出精度都能夠達(dá)到1ppm甚至更高,能夠滿足嚴(yán)苛的系統(tǒng)需求。
由于晶振在數(shù)字電路中的重要性,在使用和設(shè)計(jì)的時(shí)候我們需要小心處理。
晶振內(nèi)部存在石英晶體,所以在受到外部撞擊或者跌落的時(shí)候容易造成石英晶體斷裂破損造成晶振失效。在設(shè)計(jì)的時(shí)候就要考慮晶振的可靠安裝以及位置盡量不要靠近板邊,設(shè)備外殼等等。
在手工焊接或者機(jī)器焊接的時(shí)候要注意焊接溫度,晶振對(duì)溫度比較敏感,焊接時(shí)溫度不能過(guò)高,并且加熱時(shí)間盡量短。
設(shè)計(jì)的時(shí)候盡量縮短晶振部分的走線,晶振走線和其他信號(hào)線之間保留盡量遠(yuǎn)的距離,并且推薦將晶振的外殼接地,這些措施都能更好的避免干擾。
影響晶振質(zhì)量的原材料
晶振由四部分組成,這四部分原材料的選用都會(huì)影響到晶振的質(zhì)量。
水晶片:影響老化特性,長(zhǎng)期使用后頻率不穩(wěn),易碎,壽命低;
外殼:生銹,頻率變化,密封性變化影響壽命;
基座:密封性,短期穩(wěn)定性,彈片易碎;
導(dǎo)電膠:影響溫度特性,抗振性。
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