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晶振的温度漂移问题

来源：http://www.kangbidz.com 作者：kangbidz 2012年11月10

了解石英晶振的人都会为一个问题苦恼,那就是温漂,晶振出现温漂有很多种因素，例如天气、焊接过程中的失误，晶振在产品工作的过程中出现温漂的话就会导致频率不稳定，甚至停振的现象，温漂是晶振的一个重要特性,一般情况下晶振出现温漂是在室外温度偏低或者比正常温度较高的情况下。这是比较常见的现象，温补晶振是为解决这一问题所设计出来的一款高稳定度的压电元件，从而使产品在工作过程中得到温度补偿的作用。首先我们来看下所有石英晶振本身怎样会产生频漂现象的。
石英晶振俗称水晶，成分为二氧化硅，具有"压电效应"和极高的品质因数，被应用于各种振荡电路，其频率稳定度一般可以达到10-6~10-8数量级，甚至更高。然而其频率精度受到石英晶体自身所固有的两个特性影响：频率牵引量(TS)和温漂。频率牵引量是描述石英晶体频率精度随着负载电容变化而变化的物理量，单位为PPM/PF.温漂是描述晶体频率精度随着温度的变化而变化的物理量，为石英晶体谐振器所固有的特性，其频率温度曲线与石英晶片的切型和切角有关。从用户使用角度讲，用户没法改变晶片的切角切型，却很容易改变振荡回流的负载，也正因此原因，客户在使用晶体谐振器时，容易出现因负载不匹配造成的频率漂移现象。

音叉32.768KHZ晶体频率温度曲线为二次抛物线，随着工作温度偏离常温25℃越远，温漂也随之变大，-10℃~60℃其温漂达到将近50ppm,如按工业级-40℃~85℃计算，温漂高达151ppm,难以适应工业级工作温度范围的电子产品，对其进行温度补偿也较为困难，因此，市面上针对32.768KHZ的TCXO很少，且价格极为昂贵。对于一般的消费类电子行业，如需工业级-40℃~85℃，且温度频差控制在±30ppm以内，使用普通音叉型32.768KHZ晶体，是无法满足要求的。然而，如果能将晶片切型改为AT切的切型，那么工业级温度频差控制在±30ppm以内将不成问题。下面来了解一下AT切 32.768KHZ钟振是如何实现的。
AT切晶体频率温度曲线为三次曲线，呈躺着的"S"型曲线，随着温度的变化，温漂呈"S"型轨迹变化，大致在-10℃和+60℃时，有两个"拐点",即温漂又会反方向拐回来。因此，只要控制好晶片的切角在一定的公差范围内，那么保证两个拐点温漂在-40℃~85℃时不超过±30ppm并不是一件难事。然而，AT切晶体只针对MHZ频率的晶体，如何转换成32.768KHZ频率?钟振32.768KHZ通过分频方式，便可以实现。如采用AT切16.777216MHZ晶体，通过512分频，那么就可以得到想要的32.768KHZ频率。钟振实现对频率的分频并不困难，都集成在振荡IC内部。因此，使用AT切MHZ 分频实现的32.768KHZ钟振，在频率温度特性上，有很大的改良，在没有进行温度补偿的时候，-40℃~85℃条件下，温度频差保持在±30ppm甚至±20ppm都是可以实现的。MHZ的贴片晶振频率就更容易实现这一点,关键是可以减少繁琐晶体负载匹配过程，温补晶振正好可以弥补这一点，而且还能提高产品的稳定性。

作者—康比电子

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此文关键字：温度漂移问题温补晶振

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