晶振在完整的電路中,是一個系統的核心器件,晶振的好壞直接關系整個系統的穩定性,故而,如何選擇一顆晶振,怎么看晶振的主要參數,是工程師的必修課。
以晶體諧振器作為主要例子。一般晶振的主要參數有:核心頻率(標稱頻率)、工作溫度、精度值、等效串聯阻抗、匹配電容、封裝形式等等。
晶振的核心頻率:一般核心頻率的選擇取決于頻率需求元件的要求,比如時鐘芯片就需要32.768KHz的晶振,MCU一般是一個范圍,基本上從4M到幾十M都有。標稱頻率大都標明在晶振外殼上。如常用普通晶振標稱頻率有:48kHz、500 kHz、503.5 kHz、1MHz~40.50 MHz等,對于特殊要求的晶振頻率可達到1000MHz以上,也有的沒有標稱頻率。
晶振的工作溫度:之所以把工作溫度單獨拿出來,主要是由于晶振是個物理的器件,工作溫度與價格是成正比,工作溫度要求越高,價格越高,所以選擇晶振時也需要重點考慮工作溫度。
晶振的精度值:精度一般常見的有0.5ppm、±5ppm、±10ppm、±20ppm、±50ppm等等。其中0.5ppm國內的目前只有通過數字補償的才能做到,國外的有在3225甚至2016上實現高精度。精度的選擇一般要參考頻率需求器件對精度的要求,比如高精度的時鐘芯片一般在±5ppm以內,普通的應用都選擇在±20ppm左右。
晶振的等效串聯阻抗:這個參數主要是與驅動能力有關系,也就是說跟驅動電流有關系。等效電阻小則需要的驅動電流就小。對外部驅動電路的適應能力就越高。
晶振的匹配電容:通過改變匹配電容的參數值,可以改變晶振的核心頻率,也就是說可以通過調整晶振的匹配電容來對精度做微調,這也是目前國內做高精度溫補晶振的主要辦法。如圖4 C1、C2。
晶振的頻率老化率:在恒定的環境條件下測量振蕩器頻率時,振蕩器頻率和時間之間的關系。這種長期頻率漂移是由晶體元件和振蕩器電路元件的緩慢變化造成的,因此,其頻率偏移的速率叫老化率,可用規定時限后的變化率(如±10ppb/天,加電72小時后),或規定的時限內的總頻率變化(如:±1ppm/(年)和±5ppm/(十年))來表示。晶體老化是因為在生產晶體的時候存在應力、污染物、殘留氣體、結構工藝缺陷等問題。應力要經過一段時間的變化才能穩定,一種叫“應力補償”的晶體切割方法(SC切割法)使晶體有較好的特性。