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32.768K不被理解的兩個(gè)方面

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瀏覽：- 發(fā)布日期：2019-03-12 09:04:10【大中小】

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32.768K千赫手表晶體是當(dāng)今全球最受歡迎的晶體單元之一.這種不同包裝的晶體由數(shù)百萬(wàn)人制造,但仍是最不為人知的商用晶體單位之一.

根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn),這個(gè)水晶單元有兩(2)個(gè)方面最不為人所知.

1.提供給晶體單元的驅(qū)動(dòng)電平(電流)

2.給定溫度范圍內(nèi)的頻率偏差

驅(qū)動(dòng)級(jí)別:

驅(qū)動(dòng)電平定義為晶體單元電極上的可用電流.為了簡(jiǎn)單起見(jiàn),該值通常是根據(jù)工作晶體單元消耗的功率量來(lái)指定的.因此,這些值的范圍從幾百毫瓦(毫瓦)到瓦(微瓦)不等,甚至在某些情況下,還有瓦(納瓦)的范圍.在32.768千赫手表晶體的情況下,最常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)電平指定值是最大1.0瓦.這一點(diǎn)的顯而易見(jiàn)的意義是,晶體單元的電極處可用的電流必須限制在一個(gè)值,該值將導(dǎo)致石英晶振單元在其工作狀態(tài)下消耗不超過(guò)1.0W的功率.超過(guò)該值會(huì)導(dǎo)致頻率的永久,不可逆變化,晶體單元相對(duì)于溫度變化的不穩(wěn)定行為,甚至由于石英板斷裂導(dǎo)致晶體單元的災(zāi)難性故障.

適用振蕩器電路的設(shè)計(jì)和該電路元件的選擇對(duì)于實(shí)現(xiàn)推薦的驅(qū)動(dòng)電平至關(guān)重要.通常情況下,使用的電路是圍繞逆變器構(gòu)建的,通常稱為“并聯(lián)諧振”電路.這種電路如圖1.0所示.

圖1.0

在圖1.0所示的電路中,R1是一個(gè)電阻,其功能是迫使集成電路進(jìn)入線性工作模式.R2是一個(gè)電阻器,其功能是限制晶體單元電極上的可用電流.因此,R2的值必須仔細(xì)計(jì)算和指定.由于逆變器芯片過(guò)多,每個(gè)芯片都有自己的內(nèi)部設(shè)計(jì)和隨后的工作特性,福克斯電子公司不能為R1或R2分配硬性和快速的值.

然而,我們發(fā)現(xiàn),使用手表晶體的石英晶體振蕩器振蕩器電路的一個(gè)好的起點(diǎn)是R1最初被設(shè)置為20兆歐,R2被設(shè)置為0.500兆歐.此外,我們還發(fā)現(xiàn)將電容C1和C2設(shè)置在10到20pf之間的某個(gè)值可以提供一個(gè)良好的起點(diǎn).

然而,我們確實(shí)像所有晶體供應(yīng)商一樣,為晶體單元的最大電阻指定一個(gè)值.由于手表晶體顯示的振動(dòng)類型,規(guī)定的最大電阻值相當(dāng)高,通常為35至50千赫.在通常情況下,實(shí)際電阻約為規(guī)定最大值的75%,因此為R2值的計(jì)算提供了一個(gè)起點(diǎn).

一旦計(jì)算完成,電路工作正常,測(cè)量晶體的實(shí)際電流就很重要.

對(duì)于32.768千赫手表晶體,流向晶體的電流非常低,通常為1.0瓦或更低.由于該液位太小,不允許使用示波器,建議使用電流探頭和可選液位計(jì).這種性質(zhì)的典型設(shè)置如圖2.0所示.

32.768K不被理解的兩個(gè)方面

圖2.0

強(qiáng)烈建議使用含鉛晶體測(cè)量電流,即使生產(chǎn)中將使用SMD晶振.鑒于手表晶體的特性,不同封裝之間不會(huì)遇到明顯的工作參數(shù)差異.圖3.0顯示了電流探針與圓柱32.768石英諧振器引線的連接.

圖3.0

如果沒(méi)有電流探頭,另一種方法是臨時(shí)安裝另一個(gè)電阻與晶體串聯(lián).應(yīng)選擇該電阻,使其值約等于圓柱晶振單元規(guī)定最大電阻的10%.該電阻器兩端的電壓降可通過(guò)常規(guī)方法測(cè)量,并通過(guò)歐姆定律計(jì)算通過(guò)電阻器的電流.一旦電流已知,就可以計(jì)算功耗值.

負(fù)電阻:

另一種可能采取的方法是,沒(méi)有合適的電流測(cè)量設(shè)備,即"振蕩裕量"或"負(fù)電阻"方法.

基本上,這種方法包括將一個(gè)可變電阻與晶體串聯(lián),該電阻的值為晶體規(guī)定最大串聯(lián)電阻的5至10倍.當(dāng)電阻設(shè)置為最大值時(shí),振蕩器電路通電,并用示波器監(jiān)控輸出波形.通過(guò)改變電阻值,將達(dá)到振蕩器啟動(dòng)的點(diǎn),波形的存在證明了這一點(diǎn).在初始振蕩點(diǎn),可變電阻的值與圖1.0中R2的值一起代表晶體將可靠啟動(dòng)和振蕩的最大電阻和/或最小電流.此時(shí)測(cè)量電阻值,并使用相同或接近相同值的電阻來(lái)代替R2.

溫度范圍內(nèi)的頻率偏差:

像所有晶體供應(yīng)商一樣,FOX Crystal公司規(guī)定了一個(gè)溫度范圍內(nèi)的頻率偏差值.經(jīng)驗(yàn)告訴我們,溫度范圍通常能夠滿足大多數(shù)客戶的要求.即便如此,我們經(jīng)常被問(wèn)及如果溫度范圍被修改會(huì)有什么結(jié)果.

32.768千赫手表晶體的頻率偏差與溫度變化的曲線圖呈拋物線(倒"U")形.在一定溫度下,通常在25℃±5℃左右,頻率對(duì)溫度的偏差變?yōu)榱?/span>,或者非常接近于零.發(fā)生這種情況的溫度稱為"周轉(zhuǎn)"溫度.翻轉(zhuǎn)溫度兩側(cè)的頻率偏差相對(duì)于翻轉(zhuǎn)點(diǎn)的頻率為負(fù).這種頻率偏差與溫度的關(guān)系如圖4.0所示.

圖4.0

翻轉(zhuǎn)點(diǎn)發(fā)生的準(zhǔn)確溫度是特定石英板從原石切割的角度的函數(shù).因此,理論上有可能改變周轉(zhuǎn)溫度,有時(shí)我們被要求這樣做.實(shí)際上,最好記住這些晶振是由數(shù)百萬(wàn)人制造的,使用盡可能多的自動(dòng)化過(guò)程.即便如此,這些設(shè)備的制造商很難跟上需求.對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)零件的有限運(yùn)行,誘導(dǎo)制造商中斷其制造順序的可能性幾乎為零.