32.768K千赫手表晶體是當今全球最受歡迎的晶體單元之一.這種不同包裝的晶體由數百萬人制造,但仍是最不為人知的商用晶體單位之一.
根據我們的經驗,這個水晶單元有兩(2)個方面最不為人所知.
1.提供給晶體單元的驅動電平(電流)
2.給定溫度范圍內的頻率偏差
驅動級別:
驅動電平定義為晶體單元電極上的可用電流.為了簡單起見,該值通常是根據工作晶體單元消耗的功率量來指定的.因此,這些值的范圍從幾百毫瓦(毫瓦)到瓦(微瓦)不等,甚至在某些情況下,還有瓦(納瓦)的范圍.在32.768千赫手表晶體的情況下,最常見的驅動電平指定值是最大1.0瓦.這一點的顯而易見的意義是,晶體單元的電極處可用的電流必須限制在一個值,該值將導致石英晶振單元在其工作狀態下消耗不超過1.0W的功率.超過該值會導致頻率的永久,不可逆變化,晶體單元相對于溫度變化的不穩定行為,甚至由于石英板斷裂導致晶體單元的災難性故障.
適用振蕩器電路的設計和該電路元件的選擇對于實現推薦的驅動電平至關重要.通常情況下,使用的電路是圍繞逆變器構建的,通常稱為“并聯諧振”電路.這種電路如圖1.0所示.
圖1.0
在圖1.0所示的電路中,R1是一個電阻,其功能是迫使集成電路進入線性工作模式.R2是一個電阻器,其功能是限制晶體單元電極上的可用電流.因此,R2的值必須仔細計算和指定.由于逆變器芯片過多,每個芯片都有自己的內部設計和隨后的工作特性,福克斯電子公司不能為R1或R2分配硬性和快速的值.
然而,我們發現,使用手表晶體的石英晶體振蕩器振蕩器電路的一個好的起點是R1最初被設置為20兆歐,R2被設置為0.500兆歐.此外,我們還發現將電容C1和C2設置在10到20pf之間的某個值可以提供一個良好的起點.
然而,我們確實像所有晶體供應商一樣,為晶體單元的最大電阻指定一個值.由于手表晶體顯示的振動類型,規定的最大電阻值相當高,通常為35至50千赫.在通常情況下,實際電阻約為規定最大值的75%,因此為R2值的計算提供了一個起點.
一旦計算完成,電路工作正常,測量晶體的實際電流就很重要.
對于32.768千赫手表晶體,流向晶體的電流非常低,通常為1.0瓦或更低.由于該液位太小,不允許使用示波器,建議使用電流探頭和可選液位計.這種性質的典型設置如圖2.0所示.
圖2.0
強烈建議使用含鉛晶體測量電流,即使生產中將使用SMD晶振.鑒于手表晶體的特性,不同封裝之間不會遇到明顯的工作參數差異.圖3.0顯示了電流探針與圓柱32.768石英諧振器引線的連接.
圖3.0
如果沒有電流探頭,另一種方法是臨時安裝另一個電阻與晶體串聯.應選擇該電阻,使其值約等于圓柱晶振單元規定最大電阻的10%.該電阻器兩端的電壓降可通過常規方法測量,并通過歐姆定律計算通過電阻器的電流.一旦電流已知,就可以計算功耗值.
負電阻:
另一種可能采取的方法是,沒有合適的電流測量設備,即"振蕩裕量"或"負電阻"方法.
基本上,這種方法包括將一個可變電阻與晶體串聯,該電阻的值為晶體規定最大串聯電阻的5至10倍.當電阻設置為最大值時,振蕩器電路通電,并用示波器監控輸出波形.通過改變電阻值,將達到振蕩器啟動的點,波形的存在證明了這一點.在初始振蕩點,可變電阻的值與圖1.0中R2的值一起代表晶體將可靠啟動和振蕩的最大電阻和/或最小電流.此時測量電阻值,并使用相同或接近相同值的電阻來代替R2.
溫度范圍內的頻率偏差:
像所有晶體供應商一樣,FOX Crystal公司規定了一個溫度范圍內的頻率偏差值.經驗告訴我們,溫度范圍通常能夠滿足大多數客戶的要求.即便如此,我們經常被問及如果溫度范圍被修改會有什么結果.
32.768千赫手表晶體的頻率偏差與溫度變化的曲線圖呈拋物線(倒"U")形.在一定溫度下,通常在25℃±5℃左右,頻率對溫度的偏差變為零,或者非常接近于零.發生這種情況的溫度稱為"周轉"溫度.翻轉溫度兩側的頻率偏差相對于翻轉點的頻率為負.這種頻率偏差與溫度的關系如圖4.0所示.
圖4.0
翻轉點發生的準確溫度是特定石英板從原石切割的角度的函數.因此,理論上有可能改變周轉溫度,有時我們被要求這樣做.實際上,最好記住這些晶振是由數百萬人制造的,使用盡可能多的自動化過程.即便如此,這些設備的制造商很難跟上需求.對于非標準零件的有限運行,誘導制造商中斷其制造順序的可能性幾乎為零.
上圖中的頻率偏差計算如下:
f=k*(T-To)2其中f是PPM的頻率偏差,k是最大值為-0.04的常數.,T是任何溫度,T0是翻轉溫度,等于25℃±5℃
據認為,所考慮的特定32.768K晶體單元將在指定范圍之外的溫度下振蕩,但與標稱值32.768千赫的偏差會不斷增加.但是,由于溫度的其他可能影響,在沒有咨詢工廠的情況下,不應在溫度規格之外使用這些晶體.
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