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晶振細節大結合

來源：http://www.benpai.com.cn 作者：jinluodz 2013年07月03

沒有接觸過晶振你，或許只是認為它本身只是一個小得不能再小的電子產品。不會過多的去留意他，從接觸晶振行業這么多年來，對晶振的工作原理以及晶振的作用大致上都了解的通透，但是晶振的使用范圍到底有多廣，似乎自己能想象到的電子產品都會涉及到晶振。而事實上，晶振也是個讓人頭痛卻又無可奈何的小家伙。
    在最早期電子元件名叫壓電石英晶體，因為不管什么晶體里面都需要一顆水晶石英片來帶動它工作，可以說是核心，最后由于時代的慢慢變遷，科技代替的古老方法形成今天我們所熟悉的晶振。晶振全稱叫壓電晶體諧振器，是一種機電器件，是用電損耗很小的石英晶體經精密切割磨削并鍍上電極焊上引線做成。晶體有一個很重要的特性，如果給它通電，它就會產生機械振蕩，反之，如果給它機械力，它又會產生電，這種特性叫機電效應。他們有一個很重要的特點，其振蕩頻率與他們的形狀，材料，切割方向等密切相關。
    一個工廠研發出新的產品，或者之前用的產品需要更改配套設施，就會在晶振產品的選型和抉擇好的晶振上犯難。那我們該如何選擇優質晶振呢？晶振的關鍵參數是什么呢？以下有七點是晶振廠家金洛電子整理得出的結果。
   1、工作頻率晶振的頻率范圍一般在1到70MHz之間。但也有諸如通用的32.768kHz鐘表晶體那樣的特殊低頻晶體。晶體的物理厚度限制其頻率上限。歸功于類似反向臺面(invertedMesa)等制造技術的發展，晶體的頻率上限已從前些年的30MHz提升到200MHz。工作頻率一般按工作溫度25°C時給出。可利用泛頻晶體實現200MHz以上輸出頻率的更高頻率晶振。另外，帶內置PLL頻率倍增器的晶振可提供1GHz以上的頻率。當需要UHF和微波頻率時，聲表波(SAW)振蕩器是種選擇。
   2、頻率精度：頻率精度也稱頻率容限，該指標度量晶振實際頻率于應用要求頻率值間的接近程度。其常用的表度方法是于特定頻率相比的偏移百分比或百萬分之幾(ppm)。例如，對一款精度±100ppm的10MHz晶振來說，其實際頻率在10MHz±1000Hz之間。(100/1,000,000)×10,000,000=1000Hz它與下式意義相同：1000/10,000,000=0.0001=10-4或0.01%。典型的頻率精度范圍在1到1000ppm，以最初的25°C給出。精度很高的晶振以十億分之幾(ppb)給出。
   3、頻率穩定性該指標量度在一個特定溫度范圍(如：0°C到70°C以及-40°C到85°C)內，實際頻率與標稱頻率的背離程度。穩定性也以ppm給出，根據晶振種類的不同，該指標從10到1000ppm變化很大。
   4、老化老化指的是頻率隨時間長期流逝而產生的變化，一般以周、月或年計算。它于溫度、電壓及其它條件無關。在晶振上電使用的最初幾周內，將發生主要的頻率改變。該值可在5到10ppm間。在最初這段時間后，老化引起的頻率變化速率將趨緩至幾ppm。
   5、輸出有提供不同種類輸出信號的晶振。輸出大多是脈沖或邏輯電平，但也有正弦波和嵌位正弦波輸出。一些常見的數字輸出包括：TTL、HCMOS、ECL、PECL、CML和LVDS。
許多數字輸出的占空比是40%/60%，但有些型號可實現45%/55%的輸出占空比。一些型號還提供三態輸出。一般還以扇出數或容抗值(pF)的方式給出了最大負載。
   6、工作電壓許多晶振工作在5V直流。但新產品可工作在1.8、2.5和3.3V。
   7、啟動時間該規范度量的是系統上電后到輸出穩定時所需的時間。在一些器件內，有一個控制晶振輸出開/閉的使能腳。

我們都是晶振分為石英晶振和陶瓷晶振，但當熟知這些晶振參數后，接下來可能是找廠家問有沒有樣板了，需要測試下。我們也能站在客戶的角度上想想，誰也不可能在不得知的情況下，大批量的選購晶振了。但當晶振測試時也有該注意的問題。
     1、每一個單獨指標必須單獨測試，不能同時測試幾種指標，也不能同時測試幾只晶振。
    2、測試時要嚴格按照標準的測試電路和測試環境進行測試。
    3、在沒有相當的測試設備和測試人員的情況下，不建議客戶自行測試晶振，更不能隨意調試晶振，測試設備的等級應至少比晶振指標高一個數量級。
    4、對不同廠家的產品，尤其是來自不同國家的產品，有一些指標的測試方法不盡相同，應提前了解各廠家的異同點，統一意見，以減少不必要的麻煩。
    5、一些短期指標如頻率精度，開機特性等，應多做幾次重復的測試，以減少測試結果的偶然性。
    無論關于什么，都會有個環節，晶振的環節無非就是選樣、測試、然后采購下單。但當晶振采購的時候，很多采購商會忽略掉其中很多細節。
    1、不要一味追求高指標，因為高指標意味著成本大幅度增加，交貨期加長。
    2、注意封裝的可替代性，盡量不選用非標準封裝。
    3、盡量不要壓縮供應商的交貨期限，有可能的情況下，盡量提供需求預測，要求廠家備貨，至少做好晶體的備貨、老化、篩選工作。
    4、了解供應商情況的時候，應該著重考察供應商的晶體來源、工藝控制能力、供應客戶情況，最好定期做現場考察。供應商沒有批量出過貨產品，采購時應非常小心。
    5、選擇供應商時，盡量選擇有較強技術支持能力的廠家。
    6、如果可能的話，應允許供應商在研發階段就參與到指標的確認工作中。

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