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PETERMANN時鐘元件的趨勢遙遙領先

時鐘元件的趨勢:更小和更高的頻率穩定性

時鐘產品的尺寸和頻率穩定性會影響終端設備的尺寸和功耗。電池供電產品的開發人員尤其需要精確而緊湊的頻率發生器——這是振蕩石英市場技術現狀的概述。
石英晶體(或僅僅是石英)在20世紀20年代初發展成為無線電工程中使用的實用石英。今天，我們在現代科技生活中已經離不開石英了。近年來，從金屬外殼中的大型THT(通孔技術)和SMD石英(表面貼裝器件)到陶瓷外殼中的小型化SMD石英，出現了重大轉變。對更小外殼中更高頻率振蕩石英的需求是這一趨勢的一大驅動力。由于技術進步和生產中的幾項創新，在不降低性能或增加成本的情況下，大幅縮小振蕩石英的結構尺寸成為可能。
此時此刻外形尺寸為3.2 x 2.5毫米貼片晶振在各種應用中大量使用，主要與石英的電阻優化有關，以便在規定的工作溫度范圍和8.0至64.0 MHz(基音)的頻率范圍內獲得最佳振蕩性能。它們可以在高達500 W的驅動電平下工作(頻率范圍為12.0至64.0 MHz)。對于要求特別高的應用，頻率容差高達10 ppm的元件和溫度范圍為-55至125攝氏度都是可用的。

Fox Quartz Crystal設計與制作，美國FOX公司是一家超級注重于品質的元器件供應商，為了好的品質不惜一切代價在一個小細節上面死磕，只為了讓用戶好的體驗，憑借著精湛的工藝，卓越的性能，過硬的品質使得其在行業之中得到無數的稱贊，隨著不斷增長的需求，福克斯公司意識到新的機會來臨，便利用長期積累的經驗，針對新的需求開發高質量低成本的石英晶振，產品具有輕薄小低功耗低損耗的特點，比較適合用于網絡設備，智能產品，電子數碼等領域.

晶體僅在最終應用中提供頻率選擇元件。有外部并且需要增益級來實現最終所需的時鐘信號。這個晶體頻率范圍通常被認為小于160MHz。這個頻率以上的晶體需要復雜的電路設計，調諧困難，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偏置對振蕩器至關重要啟動。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生交流電流。此交流電流或驅動器液位必須低于臨界值，否則晶體可能會損壞。過大的電流會導致晶體運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。這些設備可以容忍較寬的驅動器級別范圍在達到毫瓦驅動水平之前，不會發生斷裂。增加的老化可能發生在更高的µW驅動范圍。過度驅動晶體會激發不想要的振動模式。這些可以導致在不同的狹窄溫度范圍內出現嚴重的頻率跳躍。
在大多數情況下，晶體在無功負載下運行。這樣可以調整最終最終應用中的頻率。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。
晶體的頻率響應由晶體穿過原子的切口決定石英晶體的平面。這導致了穩定且可重復的溫度響應。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。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。

晶體有許多參數需要指定，以確保接收到符合最終應用程序要求。
•頻率
•校準，設定點為25°C

•CLOAD
•穩定性，頻率與25°C溫度的關系
•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，設置晶體的拉出能力
•驅動級別
•頻率和電阻的驅動電平依賴性（DLD）
•老化
•絕緣電阻
還有其他規范，如每°C允許的最大頻率變化，或平滑曲線允許的最大響應（擾動控制）。

進貨檢驗或測試需要專用設備：
•晶體阻抗計（CI計）
•具有特殊測試夾具和軟件的網絡分析儀
電路板布局對于實現最佳性能至關重要。以下是一些注意事項：
•導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點不得涉及循環噪聲源的電流。
•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幾個ppm。