許多工程師在電路中使用晶振時總會碰到這些問題:晶振在電路中匹配不理想、晶振溫漂過大、晶振焊接后不起振等等,如果處理不好這些問題可能會影響產(chǎn)品的性能及使用。今天我們來捋一捋關(guān)于晶振溫漂的問題。
石英晶振俗稱水晶,成分為二氧化硅,具有特殊的"壓電效應(yīng)"和極高的品質(zhì)因數(shù),被廣泛應(yīng)用于各種振蕩電路。
晶振除了壓電效應(yīng)以外,還有一個不能被忽略的特性——溫漂。它是晶振固有的特性,也就是說所有的石英晶體材料做成的頻率器件,均有一定的溫漂。
溫漂:晶振頻率精度隨著環(huán)境溫度的變化而變化的物理量。
從晶振溫漂產(chǎn)生的現(xiàn)象來看,可以知道溫漂成為影響石英晶振頻率精度的重要因素。比如天氣、焊接過程中的失誤,會導(dǎo)致晶振在產(chǎn)品工作的過程中出現(xiàn)溫漂的現(xiàn)象。
如果晶振在產(chǎn)品電路中的溫漂過大,就意味著頻率偏差大,從而出現(xiàn)頻率不穩(wěn)定,嚴(yán)重時會直接影響產(chǎn)品的功能及性能。因此在晶振電路設(shè)計及晶振選型時,特別需要重視晶振的溫漂特性。
正常情況下,普通晶振溫漂值不超過±30ppm,KHZ除外。所以在一定溫漂范圍內(nèi),晶振是可以正常使用的。
但由于溫漂的存在,普通晶振的精度很難做的很高,常見的晶振精度多為30ppm、20ppm,很難做到10ppm以下。
為了解決溫漂帶來的影響,溫度補(bǔ)償成為彌補(bǔ)石英晶體溫漂的重要手段。
溫補(bǔ)晶振是通過感應(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。現(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),通過設(shè)置恒溫工作點(diǎn),使恒溫槽保持一個恒溫的狀態(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。
1、盡量選擇精度更高更穩(wěn)定的晶振產(chǎn)品,選擇頻差范圍在±10PPM的晶振顯然要比頻差范圍在±30PPM的好得多。
2、選擇無源晶振時,需要根據(jù)電路選擇與晶振最佳匹配的外接電容,確保晶振處于最佳工作狀態(tài),即頻率盡量靠近中心點(diǎn)。
3、如產(chǎn)品要求較高,盡量選擇有源晶振,借此避免了無源晶振因外接電容不匹配造成頻率偏差,更進(jìn)一步消減了溫漂隱患。