PETERMANN时钟元件的趋势遥遥领先

时钟元件的趋势:更小和更高的频率稳定性

时钟产品的尺寸和频率稳定性会影响终端设备的尺寸和功耗。电池供电产品的开发人员尤其需要精确而紧凑的频率发生器——这是振荡石英市场技术现状的概述。
石英晶体(或仅仅是石英)在20世纪20年代初发展成为无线电工程中使用的实用石英。今天，我们在现代科技生活中已经离不开石英了。近年来，从金属外壳中的大型THT(通孔技术)和SMD石英(表面贴装器件)到陶瓷外壳中的小型化SMD石英，出现了重大转变。对更小外壳中更高频率振荡石英的需求是这一趋势的一大驱动力。由于技术进步和生产中的几项创新，在不降低性能或增加成本的情况下，大幅缩小振荡石英的结构尺寸成为可能。
此时此刻外形尺寸为3.2 x 2.5毫米贴片晶振在各种应用中大量使用，主要与石英的电阻优化有关，以便在规定的工作温度范围和8.0至64.0 MHz(基音)的频率范围内获得最佳振荡性能。它们可以在高达500 W的驱动电平下工作(频率范围为12.0至64.0 MHz)。对于要求特别高的应用，频率容差高达10 ppm的元件和温度范围为-55至125摄氏度都是可用的。

Fox Quartz Crystal设计与制作，美国FOX公司是一家超级注重于品质的元器件供应商，为了好的品质不惜一切代价在一个小细节上面死磕，只为了让用户好的体验，凭借着精湛的工艺，卓越的性能，过硬的品质使得其在行业之中得到无数的称赞，随着不断增长的需求，福克斯公司意识到新的机会来临，便利用长期积累的经验，针对新的需求开发高质量低成本的石英晶振，产品具有轻薄小低功耗低损耗的特点，比较适合用于网络设备，智能产品，电子数码等领域.

晶体仅在最终应用中提供频率选择元件。有外部并且需要增益级来实现最终所需的时钟信号。这个晶体频率范围通常被认为小于160MHz。这个频率以上的晶体需要复杂的电路设计，调谐困难，需要专门的高频晶体。

需要提供CMOS或BJT增益级，有许多可接受的配置。这个该级的输入和输出阻抗会影响电路Q。放大器噪声水平会影响这两者相位噪声和抖动。该级如何在有源增益区偏置对振荡器至关重要启动。此外，该阶段的带宽会影响启动特性。如果振荡器电路为了在泛音上操作晶体，放大器中需要一个频率选择装置电路，以确保电路在所需的晶体泛音处仅具有所需的增益和相移。
振荡器电路在晶体谐振时产生交流电流。此交流电流或驱动器液位必须低于临界值，否则晶体可能会损坏。过大的电流会导致晶体运动超过弹性极限而断裂。XY切割（音叉）32.768KHz手表晶体必须限制在约5µA或更小，否则晶体的尖端将断裂。
>1MHz的SMD无源晶体通常是AT切割晶体。这些设备可以容忍较宽的驱动器级别范围在达到毫瓦驱动水平之前，不会发生断裂。增加的老化可能发生在更高的µW驱动范围。过度驱动晶体会激发不想要的振动模式。这些可以导致在不同的狭窄温度范围内出现严重的频率跳跃。
在大多数情况下，晶体在无功负载下运行。这样可以调整最终最终应用中的频率。这通常需要校正频率变化与水晶的时间。CLOAD值决定了频率与负载电容的灵敏度。AT切割晶体对于低值可以具有30ppm/pF的灵敏度。使用更高的负载值电容降低了灵敏度，但增加了振荡启动的难度。CLOAD温度特性可以改变振荡器的频率对温度的响应。
晶体的频率响应由晶体穿过原子的切口决定石英晶体的平面。这导致了稳定且可重复的温度响应。这个曲线图显示了AT切割晶体的不同切割的频率-温度响应。每个曲线有2分钟的弧度不同。

每条曲线是通过石英晶体的原子平面的切割的2分钟弧的变化。

晶体有许多参数需要指定，以确保接收到符合最终应用程序要求。
•频率
•校准，设定点为25°C

•CLOAD
•稳定性，频率与25°C温度的关系
•工作温度范围
•Cl的最大ESR，晶体谐振电阻
•C0范围，引脚间电容
•LMOTIONAL或CMOTIONAL，设置晶体的拉出能力
•驱动级别
•频率和电阻的驱动电平依赖性（DLD）
•老化
•绝缘电阻
还有其他规范，如每°C允许的最大频率变化，或平滑曲线允许的最大响应（扰动控制）。

进货检验或测试需要专用设备：
•晶体阻抗计（CI计）
•具有特殊测试夹具和软件的网络分析仪
电路板布局对于实现最佳性能至关重要。以下是一些注意事项：
•导线长度必须尽可能短。
•晶体引线阻抗高，对噪声非常敏感。
•电容器和晶体封装的接地节点不得涉及循环噪声源的电流。
•如果引线上的泄漏路径低于500K欧姆，这可能会影响振荡器的启动并且还将使频率偏移多达几个ppm。