目前在(zai)電子產(chan)品(pin)(pin)日(ri)新月異的(de)今天，成(cheng)本(ben)問題肯定是(shi)生(sheng)產(chan)商考慮(lv)(lv)的(de)重要(yao)因素，同樣對晶振(zhen)(zhen)的(de)運(yun)用(yong)(yong)也會考慮(lv)(lv)到成(cheng)本(ben)因素，因此工程師(shi)在(zai)設計電路時，因有(you)源晶體(ti)振(zhen)(zhen)蕩器(qi)(俗稱鐘(zhong)振(zhen)(zhen))比(bi)普通無源諧振(zhen)(zhen)器(qi)價(jia)格高出5~10倍(bei)，從而更多地選(xuan)擇(ze)使用(yong)(yong)無源的(de)晶體(ti)運(yun)用(yong)(yong)到電路中;只(zhi)有(you)在(zai)一(yi)些高端產(chan)品(pin)(pin)如工控類(lei)、高速通信類(lei)產(chan)品(pin)(pin)才比(bi)較青睞使用(yong)(yong)有(you)源晶振(zhen)(zhen)，因此就(jiu)產(chan)生(sheng)了以上常見的(de)問題。

　　究其原因，無源晶振(zhen)(zhen)的(de)使用效果(guo)不僅取(qu)決于(yu)晶振(zhen)(zhen)本身(shen)的(de)指標(biao)，還與(yu)振(zhen)(zhen)蕩電(dian)路的(de)設計(ji)匹(pi)(pi)配(pei)關(guan)聯性極大，也常(chang)常(chang)出現匹(pi)(pi)配(pei)不理(li)想的(de)狀況。有源晶振(zhen)(zhen)是直接將(jiang)晶體與(yu)鐘(zhong)(zhong)振(zhen)(zhen)IC"捆 綁"封裝調(diao)試后，提供給用戶，避(bi)免了客戶端因晶體負載匹(pi)(pi)配(pei)不當(dang)，造(zao)成電(dian)路頻率(lv)漂(piao)移的(de)麻煩，下面(mian)來淺談有源晶振(zhen)(zhen)(鐘(zhong)(zhong)振(zhen)(zhen))是如何做(zuo)到避(bi)免以上不良的(de)。

　　石(shi)英(ying)晶(jing)體(ti)(ti)俗稱(cheng)水晶(jing)，成分(fen)為(wei)(wei)二氧化(hua)(hua)硅，具有(you)"壓電效(xiao)應"和(he)(he)極高的品(pin)質因(yin)數，被應用(yong)(yong)于各種振蕩電路，其頻(pin)(pin)(pin)率(lv)穩定度(du)(du)一般可以達到(dao)10-6~10-8數量(liang)(liang)級，甚至更高。然(ran)而其頻(pin)(pin)(pin)率(lv)精度(du)(du)受到(dao)石(shi)英(ying)晶(jing)體(ti)(ti)自身所固(gu)有(you)的兩個特(te)性影(ying)響(xiang)：頻(pin)(pin)(pin)率(lv)牽(qian)引量(liang)(liang)(TS)和(he)(he)溫(wen)漂。頻(pin)(pin)(pin)率(lv)牽(qian)引量(liang)(liang)是(shi)描述石(shi)英(ying)晶(jing)體(ti)(ti)頻(pin)(pin)(pin)率(lv)精度(du)(du)隨(sui)著(zhu)負(fu)載(zai)電容變(bian)(bian)化(hua)(hua)而變(bian)(bian)化(hua)(hua)的物(wu)理(li)量(liang)(liang)，單位為(wei)(wei)PPM/PF.溫(wen)漂是(shi)描述晶(jing)體(ti)(ti)頻(pin)(pin)(pin)率(lv)精度(du)(du)隨(sui)著(zhu)溫(wen)度(du)(du)的變(bian)(bian)化(hua)(hua)而變(bian)(bian)化(hua)(hua)的物(wu)理(li)量(liang)(liang)，為(wei)(wei)石(shi)英(ying)晶(jing)體(ti)(ti)所固(gu)有(you)的特(te)性，其頻(pin)(pin)(pin)率(lv)溫(wen)度(du)(du)曲線與石(shi)英(ying)晶(jing)片(pian)的切(qie)(qie)型和(he)(he)切(qie)(qie)角有(you)關。從用(yong)(yong)戶使用(yong)(yong)角度(du)(du)講，用(yong)(yong)戶沒法改變(bian)(bian)晶(jing)片(pian)的切(qie)(qie)角切(qie)(qie)型，卻很容易改變(bian)(bian)振蕩回流的負(fu)載(zai)，也正因(yin)此(ci)原(yuan)因(yin)，客戶在使用(yong)(yong)晶(jing)體(ti)(ti)諧(xie)振器時，容易出現因(yin)負(fu)載(zai)不匹配造(zao)成的頻(pin)(pin)(pin)率(lv)漂移現象(xiang)。

　　鐘振之所(suo)具有(you)高精度和高穩(wen)定(ding)度，原因(yin)在于鐘振內部使用了(le)專業振蕩IC,已經(jing)在未對鐘振封裝前，通過對水晶片上的電極(ji)噴銀或者刻蝕等(deng)方式(shi)改變晶片厚度對晶體頻(pin)率(lv)進(jin)行微調，從而使振蕩電路(lu)輸出想要的目(mu)標頻(pin)率(lv)，避(bi)免了(le)因(yin)負載不匹(pi)配造成的頻(pin)率(lv)漂移，提(ti)高了(le)振蕩電路(lu)的精度。

　　上文提到石英晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)還(huan)有一(yi)個重要的(de)(de)特(te)(te)性(xing)--溫(wen)(wen)漂(piao)(piao)。所有的(de)(de)石英晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)材料(liao)做成的(de)(de)頻率(lv)器(qi)件，均有一(yi)定的(de)(de)溫(wen)(wen)漂(piao)(piao)。溫(wen)(wen)漂(piao)(piao)成為影響石英晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)諧振器(qi)及(ji)石英晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)振蕩器(qi)頻率(lv)精度的(de)(de)重要因素。溫(wen)(wen)補鐘(zhong)振(TCXO)，恒溫(wen)(wen)鐘(zhong)振(OCXO)，都是針對晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)的(de)(de)頻率(lv)溫(wen)(wen)度特(te)(te)性(xing)做相(xiang)應的(de)(de)補償，頻率(lv)精度TCXO小于±2.5ppm,OCXO小于±10ppb(1ppb=10-3ppm)，甚(shen)至(zhi)更高。溫(wen)(wen)度補償，成為彌補石英晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)溫(wen)(wen)漂(piao)(piao)的(de)(de)重要手段。然而，市面上針對KHZ級別的(de)(de)溫(wen)(wen)補鐘(zhong)振少之(zhi)又少，其原因，我可以從晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)的(de)(de)切(qie)型方面分析。

　　石(shi)英晶(jing)片的(de)切型(xing)大致(zhi)可以分(fen)為AT切、BT切、CT切、DT切等，不同的(de)切型(xing)，所對應的(de)頻(pin)(pin)率溫度曲線不一(yi)樣。下(xia)面(mian)兩幅(fu)圖的(de)分(fen)別為音(yin)叉32.768KHZ晶(jing)體(ti)和(he)AT切MHZ晶(jing)體(ti)的(de)頻(pin)(pin)率溫度曲線。

　　音(yin)叉32.768KHZ晶(jing)(jing)體頻率溫(wen)度(du)(du)(du)曲線(xian)為二(er)次拋物線(xian)，隨著(zhu)工(gong)(gong)(gong)作溫(wen)度(du)(du)(du)偏離常溫(wen)25℃越遠，溫(wen)漂也隨之(zhi)變大，-10℃~60℃其(qi)溫(wen)漂達到將近50ppm,如(ru)(ru)按工(gong)(gong)(gong)業(ye)級(ji)(ji)(ji)-40℃~85℃計算，溫(wen)漂高達151ppm,難(nan)以適(shi)應(ying)工(gong)(gong)(gong)業(ye)級(ji)(ji)(ji)工(gong)(gong)(gong)作溫(wen)度(du)(du)(du)范圍的(de)電(dian)子(zi)產品，對(dui)(dui)其(qi)進(jin)行(xing)溫(wen)度(du)(du)(du)補償也較為困難(nan)，因此，市(shi)面上(shang)針對(dui)(dui)32.768KHZ的(de)TCXO很少，且(qie)價格極為昂貴。對(dui)(dui)于一般的(de)消費類電(dian)子(zi)行(xing)業(ye)，如(ru)(ru)需工(gong)(gong)(gong)業(ye)級(ji)(ji)(ji)-40℃~85℃，且(qie)溫(wen)度(du)(du)(du)頻差控制(zhi)在(zai)±30ppm以內，使用(yong)普通(tong)音(yin)叉型(xing)32.768KHZ晶(jing)(jing)體，是(shi)(shi)無法滿足要求(qiu)的(de)。然而，如(ru)(ru)果能將晶(jing)(jing)片(pian)切型(xing)改(gai)為AT切的(de)切型(xing)，那么工(gong)(gong)(gong)業(ye)級(ji)(ji)(ji)溫(wen)度(du)(du)(du)頻差控制(zhi)在(zai)±30ppm以內將不成問題。下面來了解一下AT切 32.768KHZ鐘(zhong)振是(shi)(shi)如(ru)(ru)何實(shi)現(xian)的(de)。

　　AT切(qie)(qie)(qie)晶(jing)(jing)體(ti)頻(pin)(pin)率溫度(du)(du)曲線為三次曲線，呈躺著的(de)(de)"S"型曲線，隨著溫度(du)(du)的(de)(de)變(bian)化，溫漂呈"S"型軌跡變(bian)化，大致(zhi)在(zai)(zai)-10℃和+60℃時，有兩個(ge)"拐(guai)點",即溫漂又會反方向(xiang)拐(guai)回來。因此(ci)，只(zhi)要控制好(hao)晶(jing)(jing)片(pian)的(de)(de)切(qie)(qie)(qie)角在(zai)(zai)一定的(de)(de)公差范圍內，那(nei)么(me)保證兩個(ge)拐(guai)點溫漂在(zai)(zai)-40℃~85℃時不超過±30ppm并不是一件難(nan)事。然而(er)，AT切(qie)(qie)(qie)晶(jing)(jing)體(ti)只(zhi)針(zhen)對(dui)MHZ頻(pin)(pin)率的(de)(de)晶(jing)(jing)體(ti)，如(ru)何轉換成32.768KHZ頻(pin)(pin)率?鐘(zhong)(zhong)振32.768KHZ通過分(fen)頻(pin)(pin)方式，便可以實現(xian)。如(ru)采(cai)用AT切(qie)(qie)(qie)16.777216MHZ晶(jing)(jing)體(ti)，通過512分(fen)頻(pin)(pin)，那(nei)么(me)就可以得(de)到(dao)想要的(de)(de)32.768KHZ頻(pin)(pin)率。鐘(zhong)(zhong)振實現(xian)對(dui)頻(pin)(pin)率的(de)(de)分(fen)頻(pin)(pin)并不困(kun)難(nan)，都(dou)集(ji)成在(zai)(zai)振蕩IC內部。因此(ci)，使(shi)用AT切(qie)(qie)(qie)MHZ 分(fen)頻(pin)(pin)實現(xian)的(de)(de)32.768KHZ鐘(zhong)(zhong)振，在(zai)(zai)頻(pin)(pin)率溫度(du)(du)特(te)性上，有很大的(de)(de)改(gai)良，在(zai)(zai)沒有進行溫度(du)(du)補償(chang)的(de)(de)時候，-40℃~85℃條件下，溫度(du)(du)頻(pin)(pin)差保持(chi)在(zai)(zai)±30ppm甚至±20ppm都(dou)是可以實現(xian)的(de)(de)。

　　以上(shang)提到鐘(zhong)振的(de)(de)高(gao)精度(du)(du)和高(gao)穩定性，關鍵在于鐘(zhong)振減(jian)少繁(fan)瑣(suo)的(de)(de)晶(jing)(jing)體負載(zai)匹配過程，且使用(yong)了(le)專業(ye)的(de)(de)振蕩IC,提高(gao)了(le)產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)穩定性。32.768KHZ 鐘(zhong)振，采用(yong)AT切MHZ晶(jing)(jing)片通過分(fen)頻方(fang)式，大大改良了(le)產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)溫度(du)(du)頻差(cha)特性。然而，不(bu)(bu)得不(bu)(bu)指出，采用(yong)MHZ分(fen)頻做出的(de)(de)32.768KHZ在功耗上(shang)面會略比(bi)(bi)使用(yong)KHZ最(zui)為振蕩源的(de)(de)功耗會略大，一(yi)般(ban)工(gong)作(zuo)輸入電流<0.5mA (3V)，靜態消耗電流<10uA,功耗從實際測試上(shang)看，還(huan)是比(bi)(bi)較小的(de)(de)。因此，對32.768KHZ頻率(lv)有特定的(de)(de)溫度(du)(du)頻差(cha)要求的(de)(de)產(chan)(chan)品(pin)，不(bu)(bu)妨可以考慮(lv)一(yi)下鐘(zhong)振32.768KHZ。