许多工程师在电路中使用晶振时总会碰到这些问题:晶振在电路中匹配不理想、晶振温漂过大、晶振焊接后不起振等等,如果处理不好这些问题可能会影响产品的性能及使用。今天我们来捋一捋关于晶振温漂的问题。
石英晶振俗称水晶,成分为二氧化硅,具有特殊的"压电效应"和极高的品质因数,被广泛应用于各种振荡电路。
晶振除了压电效应以外,还有一个不能被忽略的特性——温漂。它是晶振固有的特性,也就是说所有的石英晶体材料做成的频率器件,均有一定的温漂。
温漂:晶振频率精度随着环境温度的变化而变化的物理量。
从晶振温漂产生的现象来看,可以知道温漂成为影响石英晶振频率精度的重要因素。比如天气、焊接过程中的失误,会导致晶振在产品工作的过程中出现温漂的现象。
如果晶振在产品电路中的温漂过大,就意味着频率偏差大,从而出现频率不稳定,严重时会直接影响产品的功能及性能。因此在晶振电路设计及晶振选型时,特别需要重视晶振的温漂特性。
正常情况下,普通晶振温漂值不超过±30ppm,KHZ除外。所以在一定温漂范围内,晶振是可以正常使用的。
但由于温漂的存在,普通晶振的精度很难做的很高,常见的晶振精度多为30ppm、20ppm,很难做到10ppm以下。
为了解决温漂带来的影响,温度补偿成为弥补石英晶体温漂的重要手段。
温补晶振是通过感应环境温度,然后将温度信息转换成控制量控制晶振的输出频率。现在的温补晶振多采用数字化技术,能够达到更精确的控制。
而恒温晶振更进一步,将晶体置于恒温槽内,通过设置恒温工作点,使恒温槽保持一个恒温的状态,晶体在恒温槽内就可以不受外界温度的影响,大大提高晶振输出频率的稳定度。
温补晶振和恒温晶振的输出精度都能够达到1ppm甚至更高,能够满足严苛的系统需求。
1、尽量选择精度更高更稳定的晶振产品,选择频差范围在±10PPM的晶振显然要比频差范围在±30PPM的好得多。
2、选择无源晶振时,需要根据电路选择与晶振最佳匹配的外接电容,确保晶振处于最佳工作状态,即频率尽量靠近中心点。
3、如产品要求较高,尽量选择有源晶振,借此避免了无源晶振因外接电容不匹配造成频率偏差,更进一步消减了温漂隐患。