IQD石英晶體LFXTAL051643REEL計時
來源：http://m.ike-digital.com 作者：康華爾電子 2024年04月16
IQD石英晶體LFXTAL051643REEL計時
自推出以來，32.768kHz微型手表水晶已成為有史以來最受歡迎的計時基準(zhǔn)。本應(yīng)用說明旨在為石英晶體在計時應(yīng)用中的使用提供一些指導(dǎo)。
在幾乎所有情況下，出于方便和成本的考慮，設(shè)計者都希望將簡單的邏輯門振蕩器用于該應(yīng)用。通常應(yīng)用于這種類型的設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)是，它應(yīng)該準(zhǔn)確、低成本和低功耗。使用手表晶體和CMOS邏輯可以滿足所有這些標(biāo)準(zhǔn)
在CMOS振蕩器電路中，功耗隨著頻率的增加而增加，因此將操作頻率降低到最小是有意義的；這就是選擇32.768kHz的原因。降低CMOS電路中功耗的第二種方法是減小被驅(qū)動的任何負(fù)載的大小。部分是因為這個原因，手表晶體石英晶振被設(shè)計為通常在12.5pF的負(fù)載下工作，而不是更常見的20或30pF。它還與以下方面有關(guān)：（a）除非使用低晶體負(fù)載電容，否則所使用的CMOS類型在手表中使用的低電壓下會耗盡蒸汽；（b） 以保持晶體驅(qū)動電平低同時保持足夠的反相器輸入電壓，以及（c）允許使用非常小的微調(diào)電容器同時仍然提供必要的微調(diào)范圍。
CMOS反相器振蕩器的基本要求可以通過單個柵極和少數(shù)其他部件來滿足，以提供偏置和反饋。圖1顯示了這種類型的典型電路。貼片晶振石英晶體所看到的負(fù)載電容是Cout和Cin與包括邏輯門輸入和輸出引腳電容在內(nèi)的任何電路雜散的串聯(lián)組合。圖1中使用的分量值工作良好，并與Saunders 140晶體阻抗計的測量測試結(jié)果具有良好的相關(guān)性。晶體的表觀負(fù)載電容為：
Cout=柵極輸出電容器Cin=柵極輸入電容器
這給出了6.9pF負(fù)載的數(shù)字。這遠(yuǎn)低于所需的12.5pF的數(shù)字，然而邏輯門的輸入和輸出引腳都存在可觀的負(fù)載。這些附加值需要添加到6.9pF中。這些負(fù)載通常為每個引腳3pF到4pF的數(shù)量級，但也可以高達(dá)10pF，這也取決于所使用的邏輯系列。這些額外的負(fù)載與電路中的任何雜散電容加起來應(yīng)該達(dá)到大約12.5pF。
如果需要可微調(diào)振蕩器，22pF輸出電容器可以由與2pF到22pF微調(diào)器并聯(lián)的固定10pF電容器代替。為了獲得最佳效果，應(yīng)使用NPO、COG或類似的低溫系數(shù)電介質(zhì)電容器以獲得最佳穩(wěn)定性
對于這樣的振蕩器，一個經(jīng)常表達(dá)的要求是緊密公差，通常是在不提供微調(diào)器的布局中。除了電容器容差的影響之外，必須認(rèn)識到，由于它們的值較低，可歸因于IC的稍微可變的阻抗將導(dǎo)致稍微不確定的相移，從而導(dǎo)致振蕩頻率。因此，如果需要優(yōu)于±50ppm的精度，無論實際晶體公差如何，強(qiáng)烈建議使用微調(diào)器。
另一個重要的影響是由于溫度的變化。石英晶振廠家的1MHz以下的手表晶體和其他類似類型具有拋物線頻率溫度特性，設(shè)計周轉(zhuǎn)溫度為25°C（見圖3）。翻轉(zhuǎn)溫度和拋物線曲率常數(shù)的公差，通常分別為±3°C和0.038 ppm/°C2，意味著只能在有限的溫度范圍內(nèi)保持緊密的公差。當(dāng)然，這在手表中沒有什么影響，因為在使用中，它保持在接近晶體的翻轉(zhuǎn)溫度，但如果需要大于0至50°C的工作溫度范圍，這可能會使選擇這種類型的晶體的成本效益低于AT切割單元。
4.194304MHz（32.768kHz x 27）AT切割晶體的類似電路如圖2所示。C3和C4旨在促進(jìn)在12pF的標(biāo)準(zhǔn)時鐘晶體負(fù)載下校準(zhǔn)的晶體的精確頻率微調(diào)。如果不需要微調(diào)，則用18pF或22pF固定單元替換這些電容器（選擇導(dǎo)致振蕩最接近標(biāo)稱頻率的值），或者完全省略它們，并指定在30pF負(fù)載下校準(zhǔn)的晶體。
自推出以來，32.768kHz微型手表水晶已成為有史以來最受歡迎的計時基準(zhǔn)。本應(yīng)用說明旨在為石英晶體在計時應(yīng)用中的使用提供一些指導(dǎo)。
在幾乎所有情況下，出于方便和成本的考慮，設(shè)計者都希望將簡單的邏輯門振蕩器用于該應(yīng)用。通常應(yīng)用于這種類型的設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)是，它應(yīng)該準(zhǔn)確、低成本和低功耗。使用手表晶體和CMOS邏輯可以滿足所有這些標(biāo)準(zhǔn)
在CMOS振蕩器電路中，功耗隨著頻率的增加而增加，因此將操作頻率降低到最小是有意義的；這就是選擇32.768kHz的原因。降低CMOS電路中功耗的第二種方法是減小被驅(qū)動的任何負(fù)載的大小。部分是因為這個原因，手表晶體石英晶振被設(shè)計為通常在12.5pF的負(fù)載下工作，而不是更常見的20或30pF。它還與以下方面有關(guān)：（a）除非使用低晶體負(fù)載電容，否則所使用的CMOS類型在手表中使用的低電壓下會耗盡蒸汽；（b） 以保持晶體驅(qū)動電平低同時保持足夠的反相器輸入電壓，以及（c）允許使用非常小的微調(diào)電容器同時仍然提供必要的微調(diào)范圍。
CMOS反相器振蕩器的基本要求可以通過單個柵極和少數(shù)其他部件來滿足，以提供偏置和反饋。圖1顯示了這種類型的典型電路。貼片晶振石英晶體所看到的負(fù)載電容是Cout和Cin與包括邏輯門輸入和輸出引腳電容在內(nèi)的任何電路雜散的串聯(lián)組合。圖1中使用的分量值工作良好，并與Saunders 140晶體阻抗計的測量測試結(jié)果具有良好的相關(guān)性。晶體的表觀負(fù)載電容為：
Cout=柵極輸出電容器Cin=柵極輸入電容器
這給出了6.9pF負(fù)載的數(shù)字。這遠(yuǎn)低于所需的12.5pF的數(shù)字，然而邏輯門的輸入和輸出引腳都存在可觀的負(fù)載。這些附加值需要添加到6.9pF中。這些負(fù)載通常為每個引腳3pF到4pF的數(shù)量級，但也可以高達(dá)10pF，這也取決于所使用的邏輯系列。這些額外的負(fù)載與電路中的任何雜散電容加起來應(yīng)該達(dá)到大約12.5pF。
如果需要可微調(diào)振蕩器，22pF輸出電容器可以由與2pF到22pF微調(diào)器并聯(lián)的固定10pF電容器代替。為了獲得最佳效果，應(yīng)使用NPO、COG或類似的低溫系數(shù)電介質(zhì)電容器以獲得最佳穩(wěn)定性
對于這樣的振蕩器，一個經(jīng)常表達(dá)的要求是緊密公差，通常是在不提供微調(diào)器的布局中。除了電容器容差的影響之外，必須認(rèn)識到，由于它們的值較低，可歸因于IC的稍微可變的阻抗將導(dǎo)致稍微不確定的相移，從而導(dǎo)致振蕩頻率。因此，如果需要優(yōu)于±50ppm的精度，無論實際晶體公差如何，強(qiáng)烈建議使用微調(diào)器。
另一個重要的影響是由于溫度的變化。石英晶振廠家的1MHz以下的手表晶體和其他類似類型具有拋物線頻率溫度特性，設(shè)計周轉(zhuǎn)溫度為25°C（見圖3）。翻轉(zhuǎn)溫度和拋物線曲率常數(shù)的公差，通常分別為±3°C和0.038 ppm/°C2，意味著只能在有限的溫度范圍內(nèi)保持緊密的公差。當(dāng)然，這在手表中沒有什么影響，因為在使用中，它保持在接近晶體的翻轉(zhuǎn)溫度，但如果需要大于0至50°C的工作溫度范圍，這可能會使選擇這種類型的晶體的成本效益低于AT切割單元。
4.194304MHz（32.768kHz x 27）AT切割晶體的類似電路如圖2所示。C3和C4旨在促進(jìn)在12pF的標(biāo)準(zhǔn)時鐘晶體負(fù)載下校準(zhǔn)的晶體的精確頻率微調(diào)。如果不需要微調(diào)，則用18pF或22pF固定單元替換這些電容器（選擇導(dǎo)致振蕩最接近標(biāo)稱頻率的值），或者完全省略它們，并指定在30pF負(fù)載下校準(zhǔn)的晶體。
| 制造商零件編碼 | 進(jìn)口晶振 | 系列 | 描述 | 頻率 |
| LFXTAL059597REEL | IQD晶振 | IQXC-42 | CRYSTAL 32.0000MHZ 10PF SMD | 32 MHz |
| LFXTAL081613REEL | IQD晶振 | IQXC-26 | CRYSTAL 32.0000MHZ 8PF SMD | 32 MHz |
| LFXTAL073170REEL | IQD晶振 | IQXC-42 | CRYSTAL 32.0000MHZ 10PF SMD | 32 MHz |
| LFXTAL069526REEL | IQD晶振 | IQXC-26 | CRYSTAL 32.0000MHZ 8PF SMD | 32 MHz |
| LFXTAL082129REEL | IQD晶振 | IQXC-42 | CRYSTAL 32.0000MHZ 8PF SMD | 32 MHz |
| LFXTAL059596REEL | IQD晶振 | IQXC-42 | CRYSTAL 30.0000MHZ 10PF SMD | 30 MHz |
| LFXTAL051643REEL | IQD晶振 | IQXC-25 | CRYSTAL 32.7680KHZ 9PF SMD | 32.768 kHz |
| LFXTAL071262REEL | IQD晶振 | IQXC-42 AUTO | CRYSTAL 32.0000MHZ 10PF SMD | 32 MHz |
| LFXTAL050789REEL | IQD晶振 | IQXC-25 | CRYSTAL 32.7680KHZ 12.5PF SMD | 32.768 kHz |
| LFXTAL081612REEL | IQD晶振 | IQXC-26 | CRYSTAL 30.0000MHZ 8PF SMD | 30 MHz |
| LFXTAL066198REEL | IQD晶振 | IQXC-90 | CRYSTAL 32.7680KHZ 9PF SMD | 32.768 kHz |
| LFXTAL073264REEL | IQD晶振 | IQXC-25 | CRYSTAL 32.7680KHZ 6PF SMD | 32.768 kHz |
| LFXTAL059461REEL | IQD晶振 | IQXC-25 | CRYSTAL 32.7680KHZ 7PF SMD | 32.768 kHz |
| LFXTAL082128REEL | IQD晶振 | IQXC-42 | CRYSTAL 30.0000MHZ 8PF SMD | 30 MHz |
| LFXTAL062558REEL | IQD晶振 | IQXC-25 | CRYSTAL 32.7680KHZ 9PF SMD | 32.768 kHz |
| LFXTAL065455REEL | IQD晶振 | IQXC-25 | CRYSTAL 32.7680KHZ 6PF SMD | 32.768 kHz |
| LFXTAL066431REEL | IQD晶振 | IQXC-90 | CRYSTAL 32.7680KHZ 7PF SMD | 32.768 kHz |
| LFXTAL065253REEL | IQD晶振 | IQXC-90 | CRYSTAL 32.7680KHZ 12.5PF SMD | 32.768 kHz |
| LFXTAL082128RL3K | IQD晶振 | IQXC-42 | CRYSTAL 30.0000MHZ 8PF SMD | 30 MHz |
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業(yè)務(wù)經(jīng)理
