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Fox Quartz Crystal設(shè)計與制作，美國FOX公司是一家超級注重于品質(zhì)的元器件供應(yīng)商，為了好的品質(zhì)不惜一切代價在一個小細(xì)節(jié)上面死磕，只為了讓用戶好的體驗(yàn)，憑借著精湛的工藝，卓越的性能，過硬的品質(zhì)使得其在行業(yè)之中得到無數(shù)的稱贊，隨著不斷增長的需求，福克斯公司意識到新的機(jī)會來臨，便利用長期積累的經(jīng)驗(yàn)，針對新的需求開發(fā)高質(zhì)量低成本的石英晶振，產(chǎn)品具有輕薄小低功耗低損耗的特點(diǎn)，比較適合用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，智能產(chǎn)品，電子數(shù)碼等領(lǐng)域.

晶體僅在最終應(yīng)用中提供頻率選擇元件。有外部并且需要增益級來實(shí)現(xiàn)最終所需的時鐘信號。這個晶體頻率范圍通常被認(rèn)為小于160MHz。這個頻率以上的晶體需要復(fù)雜的電路設(shè)計，調(diào)諧困難，需要專門的高頻晶體。

需要提供CMOS或BJT增益級，有許多可接受的配置。這個該級的輸入和輸出阻抗會影響電路Q。放大器噪聲水平會影響這兩者相位噪聲和抖動。該級如何在有源增益區(qū)偏置對振蕩器至關(guān)重要啟動。此外，該階段的帶寬會影響啟動特性。如果振蕩器電路為了在泛音上操作晶體，放大器中需要一個頻率選擇裝置電路，以確保電路在所需的晶體泛音處僅具有所需的增益和相移。
振蕩器電路在晶體諧振時產(chǎn)生交流電流。此交流電流或驅(qū)動器液位必須低于臨界值，否則晶體可能會損壞。過大的電流會導(dǎo)致晶體運(yùn)動超過彈性極限而斷裂。XY切割（音叉）32.768KHz手表晶體必須限制在約5µA或更小，否則晶體的尖端將斷裂。
>1MHz的SMD無源晶體通常是AT切割晶體。這些設(shè)備可以容忍較寬的驅(qū)動器級別范圍在達(dá)到毫瓦驅(qū)動水平之前，不會發(fā)生斷裂。增加的老化可能發(fā)生在更高的µW驅(qū)動范圍。過度驅(qū)動晶體會激發(fā)不想要的振動模式。這些可以導(dǎo)致在不同的狹窄溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)嚴(yán)重的頻率跳躍。
在大多數(shù)情況下，晶體在無功負(fù)載下運(yùn)行。這樣可以調(diào)整最終最終應(yīng)用中的頻率。這通常需要校正頻率變化與水晶的時間。CLOAD值決定了頻率與負(fù)載電容的靈敏度。AT切割晶體對于低值可以具有30ppm/pF的靈敏度。使用更高的負(fù)載值電容降低了靈敏度，但增加了振蕩啟動的難度。CLOAD溫度特性可以改變振蕩器的頻率對溫度的響應(yīng)。
晶體的頻率響應(yīng)由晶體穿過原子的切口決定石英晶體的平面。這導(dǎo)致了穩(wěn)定且可重復(fù)的溫度響應(yīng)。這個曲線圖顯示了AT切割晶體的不同切割的頻率-溫度響應(yīng)。每個曲線有2分鐘的弧度不同。

每條曲線是通過石英晶體的原子平面的切割的2分鐘弧的變化。

晶體有許多參數(shù)需要指定，以確保接收到符合最終應(yīng)用程序要求。
•頻率
•校準(zhǔn)，設(shè)定點(diǎn)為25°C

•CLOAD
•穩(wěn)定性，頻率與25°C溫度的關(guān)系
•工作溫度范圍
•Cl的最大ESR，晶體諧振電阻
•C0范圍，引腳間電容
•LMOTIONAL或CMOTIONAL，設(shè)置晶體的拉出能力
•驅(qū)動級別
•頻率和電阻的驅(qū)動電平依賴性（DLD）
•老化
•絕緣電阻
還有其他規(guī)范，如每°C允許的最大頻率變化，或平滑曲線允許的最大響應(yīng)（擾動控制）。

進(jìn)貨檢驗(yàn)或測試需要專用設(shè)備：
•晶體阻抗計（CI計）
•具有特殊測試夾具和軟件的網(wǎng)絡(luò)分析儀
電路板布局對于實(shí)現(xiàn)最佳性能至關(guān)重要。以下是一些注意事項(xiàng)：
•導(dǎo)線長度必須盡可能短。
•晶體引線阻抗高，對噪聲非常敏感。
•電容器和晶體封裝的接地節(jié)點(diǎn)不得涉及循環(huán)噪聲源的電流。
•如果引線上的泄漏路徑低于500K歐姆，這可能會影響振蕩器的啟動并且還將使頻率偏移多達(dá)幾個ppm。

本應(yīng)用筆記主要介紹了將32.768K晶振連接到實(shí)時時鐘(RTC)的晶體選擇和布局技術(shù).它還提供有關(guān)振蕩器電路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),系統(tǒng)設(shè)計和制造問題的信息.振蕩器是皮爾斯型振蕩器的CMOS反相器變體.圖1顯示了一般配置.這些RTC包括集成負(fù)載電容(CL1和CL2)和偏置電阻.皮爾斯振蕩器利用以并聯(lián)諧振模式工作的晶體.并聯(lián)諧振模式中使用的晶體被指定為具有特定負(fù)載電容的特定頻率.

石英晶體振蕩器的輸出頻率可以是基波諧振頻率,也可以是該諧振頻率的倍數(shù),稱為諧波頻率.諧波是基頻的精確整數(shù)倍.但是,像許多其他機(jī)械諧振器一樣,晶體表現(xiàn)出幾種振蕩模式,通常是基頻的奇整數(shù)倍.這些被稱為"泛音模式",振蕩器電路可以用來激勵它們.泛音模式的頻率近似,但不是基模頻率的奇整數(shù)倍,因此泛音頻率不是基模的精確諧波.

為了石英晶體振蕩器的設(shè)計和工程成功,設(shè)計工程師必須首先了解石英晶振.晶體作為振蕩器電路中的最高Q分量,對電路的影響最大.因此,正確指定晶體對于設(shè)計良好的振蕩器至關(guān)重要.這個迷你引物將涵蓋石英晶體中一些最容易被誤解的參數(shù).圖1顯示了晶體諧振器的等效電路.

這些石英晶體振蕩器非常穩(wěn)定,具有良好的品質(zhì)因數(shù),尺寸小,非常經(jīng)濟(jì).因此,與諸如LC電路,轉(zhuǎn)向叉等的其他諧振器相比,石英晶體振蕩器電路是優(yōu)越的.通常,8MHz晶體振蕩器用于微處理器和微控制器.等效電路也代表晶體的晶體作用.電路中使用的基本元件,電感L1代表晶體質(zhì)量,電容C1代表柔量,電阻R1代表晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)摩擦,C0代表晶體機(jī)械成型所形成的電容.

到2022年,全球晶體振蕩器市場規(guī)模估計將達(dá)到32億美元,從2016年到2022年的復(fù)合年增長率為5.8％.晶體振蕩器電路是一種諧振裝置,它使用壓電石英晶體諧振器通過機(jī)械振動產(chǎn)生精確頻率的電脈沖.由于晶體振蕩器的優(yōu)點(diǎn),例如將機(jī)械振動轉(zhuǎn)換成電脈沖,反之亦然,在這些晶體中使用壓電材料.這些優(yōu)點(diǎn)拓寬了晶體振蕩器的應(yīng)用領(lǐng)域.晶體振蕩器是一種電子振蕩器/頻率振蕩器,可產(chǎn)生一定頻率的振蕩.這些晶體用于數(shù)字設(shè)備,例如集成電路,無線電發(fā)射器和手表,以產(chǎn)生時鐘信號.

石英晶體振蕩器中的抖動顧名思義,RJ(隨機(jī)抖動)指的是不可預(yù)測的抖動元素,可以基于器件本身的固有特性或由于熱噪聲等的影響而自然誘發(fā).隨著時間的推移,RJ特征越來越廣.參考信號源的實(shí)際抖動是由用作參考時鐘源的振蕩器引起的對RJ有貢獻(xiàn)的元素.在其他系統(tǒng)中,DJ歸因于電路板PSU噪聲,串?dāng)_和電纜設(shè)計的影響導(dǎo)致頻帶不足,而RJ歸因于專用集成電路噪聲.系統(tǒng)設(shè)計者的任務(wù)是改進(jìn)專用集成電路設(shè)計或改變電路板布局和組件,以減少TJ.市場上振蕩器(參考信號源)的[結(jié)構(gòu)和特性]從以上部分可以看出,保持信號質(zhì)量需要選擇不受噪聲或抖動影響的參考時鐘源.接下來,我們回顧目前市場上振蕩器的結(jié)構(gòu)(類型)和特性.