了解石英晶體的穩(wěn)定性

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瀏覽：- 發(fā)布日期：2024-11-06 15:51:10【大中小】

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石英晶體具有非常穩(wěn)定的固有頻率，體積小、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到軍、民用通信電臺(tái)，微波通信設(shè)備，程控電話交換機(jī)，無(wú)線電綜合測(cè)試儀，移動(dòng)電話發(fā)射臺(tái)，高檔頻率計(jì)數(shù)器、GPS、衛(wèi)星通信、遙控移動(dòng)設(shè)備等，主要用于單片機(jī)時(shí)鐘電路，也已廣泛應(yīng)用于空調(diào)器的微電腦芯片的時(shí)鐘電路中。

多年來(lái)，我們收到了許多要求，要求石英晶體在 -40 °C 至 +85 °C 范圍內(nèi)工作，穩(wěn)定性為 ±10 ppm，盡管與客戶討論的幾乎所有應(yīng)用都不需要在這個(gè)工業(yè)溫度范圍內(nèi)工作。似乎感知到的要求不是來(lái)自考慮應(yīng)用，而是來(lái)自半導(dǎo)體制造商的數(shù)據(jù)表;芯片的指定工作溫度范圍為 -40 °C 至 +85 °C，參考設(shè)計(jì)建議晶體和其他組件也應(yīng)能夠做到這一點(diǎn)。

現(xiàn)在，可以購(gòu)買(mǎi)到符合所述規(guī)格的晶體，但晶體制造的基本原理使其對(duì)于除最苛刻的應(yīng)用之外的所有應(yīng)用都非常昂貴。原因如下。
大石頭被切割成小晶片以制造晶體，晶體的工作頻率總是在 25 °C 之間引用。我們通過(guò)改變切割晶圓的角度來(lái)改變晶體的溫度特性。
下圖顯示，為了在一定溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定性，我們可以切割晶體的角度數(shù)量受到限制。如果您只需要較窄的工作溫度范圍，或者可以容忍相對(duì)較大的溫度變化頻率，也許是 ±40 ppm，那么晶體切割就很容易了。但是，擴(kuò)大溫度范圍或收緊穩(wěn)定性要求限制了切削角度的選擇。

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即使使用最合適的切割角度，在 -40 °C 至 +85 °C 的溫度范圍內(nèi)保持在 ±10 ppm 以內(nèi)的晶體產(chǎn)量也很小。因此，這些晶體的成本相對(duì)較高，對(duì)于許多消費(fèi)類、商業(yè)和物聯(lián)網(wǎng) （IoT）應(yīng)用來(lái)說(shuō)，這令人望而卻步。
但是，您可能會(huì)說(shuō)，“我在經(jīng)銷(xiāo)商目錄中看到過(guò)便宜的晶體，它們聲稱在 -40 °C 至 +85 °C 范圍內(nèi)具有 ±10 ppm 的穩(wěn)定性。“ 我們購(gòu)買(mǎi)了一些這些組件，并對(duì)其進(jìn)行了詳盡的測(cè)試。我們還沒(méi)有找到完全符合規(guī)格的低成本晶體;有些接近，但在溫度范圍的下限，它們總是超出 ±10 ppm 規(guī)格。
當(dāng)然，一些制造商根本沒(méi)有準(zhǔn)確測(cè)試晶體并依賴引用近似值的設(shè)備。重申這一點(diǎn)：您可以購(gòu)買(mǎi)在 -40 °C 至 +85 °C 范圍內(nèi)具有 ±10 ppm 穩(wěn)定性的晶體，但它將是一個(gè)相對(duì)昂貴的元件，而且很少適合您的應(yīng)用。
我們從事晶體業(yè)務(wù)已有 50 多年的歷史，我們只發(fā)布準(zhǔn)確、誠(chéng)實(shí)的規(guī)格，這些規(guī)格已在詳盡的測(cè)試程序中得到驗(yàn)證。
我們的建議是始終首先考慮您的個(gè)人應(yīng)用，而不是僅僅依賴芯片組制造商的參考設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)本質(zhì)上是通用的，而且往往不準(zhǔn)確。與我們的工程和應(yīng)用支持團(tuán)隊(duì)交談，他們將始終為您推薦最適合您設(shè)計(jì)的晶體或振蕩器。正如那句老話所說(shuō)，“你不需要大錘來(lái)敲碎一個(gè)堅(jiān)果。

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