居里在1880年發(fā)現(xiàn)了天然石英晶體具有壓電效應(yīng)，從此就有了壓電石英晶體的舞臺(tái)，在經(jīng)過(guò)人類不斷的挖潛與開(kāi)發(fā)，壓電石英晶體被制作成各種元器件與工藝品，壓電晶體在經(jīng)過(guò)人工培育成功之后，更是有了石英晶體遠(yuǎn)大的開(kāi)闊與發(fā)展,壓電石英晶體，被制作成了石英晶體諧振器,SAW聲表面濾波器，而石英晶體又被分為了，無(wú)源晶振和有源晶振，又有兆級(jí)之分，也有千赫時(shí)鐘晶體表晶之分，而表晶應(yīng)用最為廣闊的頻率是32.768KHZ，居里兄弟壓電晶體的發(fā)現(xiàn)不但成就了元器件的舞臺(tái)，還給人類帶來(lái)了無(wú)盡的好處，也成就了一個(gè)以依靠時(shí)鐘起家的企業(yè)，這就是日本精工（SEIKO）石英鐘表，精工集團(tuán)同時(shí)還研發(fā)生產(chǎn)了精工晶振,1969年12月25日對(duì)于世界時(shí)間是具有歷史意義的一天!SEIKO 推出世界上第一只石英表，為人類的時(shí)間觀念和社會(huì)生活帶來(lái)了莫大的變革。
而石英鐘表的作用確是一顆小小的石英晶體諧振器,32.768KHZ，簡(jiǎn)稱為表晶，32.768K,晶振后來(lái)被廣泛應(yīng)用到各種時(shí)鐘產(chǎn)品,人類越來(lái)越里不開(kāi)的電子產(chǎn)品之中。比如手機(jī)，石英手表，石英掛鐘，萬(wàn)年歷，等電子數(shù)碼產(chǎn)品。表晶，32.768K在電子產(chǎn)品線路中起到的作用是

提供頻率信號(hào)給實(shí)時(shí)時(shí)鐘IC。若晶振的頻率有所偏移，時(shí)間的表示就會(huì)不精準(zhǔn)。首先了解一個(gè)實(shí)時(shí)案例?？蛻羰亲鍪謾C(jī)的廠商，開(kāi)發(fā)基頻電路的設(shè)計(jì)部門負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)手機(jī)搭載的時(shí)鐘電路。一般，時(shí)鐘電路是由音叉型石英晶體振蕩器件以及實(shí)時(shí)時(shí)鐘IC所構(gòu)成。
　　用32.768K的振蕩器件，輸入頻率信號(hào)給IC。IC內(nèi)部會(huì)建構(gòu)有分頻電路，連續(xù)除以二進(jìn)行15回合，產(chǎn)生了1Hz的信號(hào)，做成1秒鐘。
　　問(wèn)題是手機(jī)廠商使用為更小型的石英晶振之后，發(fā)覺(jué)振蕩頻率變?yōu)?2.77075KHz(增加了84ppm)。因此，每一天約超前了7.26秒。一個(gè)月下來(lái)就超前了3分半，大幅超越了該公司訂下的容許范圍。(該公司所訂的基準(zhǔn)是每一個(gè)月常溫下必須維持1分鐘的誤差之內(nèi)。)
　　注：原本采用的石英晶體振蕩器件尺寸愛(ài)普生晶振MC-1467.0mm×1.5mm×1.4mm，換成了KDS晶振,

DST310S晶振,3.2min×1.5mm×0.8mm的小型器件，體積僅有原來(lái)的四分之一，可以省空間。
　　發(fā)生問(wèn)題后，經(jīng)過(guò)內(nèi)部的討論一致認(rèn)為問(wèn)題該是出于石英晶振器件的“負(fù)載電容”的差異。透過(guò)實(shí)際的測(cè)試之后，原來(lái)晶振負(fù)載為7pF，新品為12.5pF，卻是符合器件廠商的規(guī)格。
　　所謂的“負(fù)載容量”，通常是指器件發(fā)振時(shí)振蕩電路的負(fù)載容量。一般，當(dāng)負(fù)載電容增大時(shí)，發(fā)振頻率跟著變低，這個(gè)關(guān)系曲線就稱為“頻率－負(fù)載容量特性”，每家振蕩器件多不太相同。這是因?yàn)檎袷幤骷恼駝?dòng)片設(shè)計(jì)與電極設(shè)計(jì)值不同的緣故。
　　注：發(fā)振電路的負(fù)載容量是由Cd與Cg兩個(gè)靜電容量以及寄生電容的合成容量。Cd與Cg若是過(guò)大，負(fù)載容量也會(huì)變大。

　　如果振蕩器件的負(fù)載容量與石英晶振發(fā)振電路的負(fù)載容量不一致時(shí)，振蕩頻率會(huì)偏移。于是該客戶將原本Cd/Cg的電容值從6pF變更成18pF的電容器，發(fā)振電路的負(fù)載容量從7pF增加到12.5pF。雖然是配合了，可是卻衍生出另一個(gè)問(wèn)題。那就是電路負(fù)性阻抗的絕對(duì)值100KΩ，充裕度不足(等效串接阻抗45KΩ～75KΩ)。1.3～2倍的發(fā)振充裕度，不太符合5～10倍以上的期望值。若是使用環(huán)境的溫度變遷大的場(chǎng)合，擔(dān)心表晶會(huì)不振蕩。
　　經(jīng)過(guò)反復(fù)更替電路定數(shù)，依然不能解決問(wèn)題。而且，振蕩器件的驅(qū)動(dòng)電力激勵(lì)位階增大，又有機(jī)會(huì)破損振蕩器件的副作用。
　　在必須使用IC內(nèi)藏回授阻抗與Inverter的前提下，也唯有變換另一種振蕩器件。若是換回原來(lái)7pF的制品，當(dāng)然沒(méi)有問(wèn)題。但是不能達(dá)成開(kāi)發(fā)的目標(biāo)。于是，與器件提供廠商長(zhǎng)談之后，換了原來(lái)愛(ài)普生晶振的產(chǎn)品MC-146晶振，然而負(fù)載電容僅有9pF的新品。從新設(shè)計(jì)發(fā)振電路之后，無(wú)論頻率偏移還是充裕度以及激勵(lì)位階都在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。最終，解決了困擾手機(jī)廠商的問(wèn)題。
　　從這一個(gè)案例的克服，不難發(fā)覺(jué)石英晶振器件的發(fā)振電路設(shè)計(jì)，其實(shí)是頻率偏差、發(fā)振充裕度、激勵(lì)位階等三個(gè)條件滿足的連立方程式作業(yè)，需要面面俱到。
　　另外實(shí)際的應(yīng)用上，還需要考慮到溫度變化的因素。攝氏25度頻率偏差為零，當(dāng)溫度無(wú)論是往上還是往下，發(fā)振頻率會(huì)滑落。因此，無(wú)妨將表晶發(fā)振電路的負(fù)載容量做的比振蕩器件的負(fù)載容量小一點(diǎn)。
很明確的一個(gè)答案就是，若晶振頻率發(fā)生偏差，并非是晶振廠商的問(wèn)題或者是晶振本身問(wèn)題，實(shí)則最重要的還是晶振的負(fù)載電容。還有一個(gè)因素就是溫度范圍的影響。康華爾電子在千赫石英晶體諧振器方面會(huì)竭盡全力的不段開(kāi)發(fā)新的高晶度的石英晶體，康華爾公司代理的日本進(jìn)口石英晶振系列已經(jīng)被大多數(shù)國(guó)內(nèi)手機(jī)廠商成功應(yīng)用到各種型號(hào)和智能手機(jī)包括平板筆記本等電子數(shù)碼產(chǎn)品系列。在此本司有信心有能力的為手機(jī)廠商，解決一切石英晶振在手機(jī)中出現(xiàn)的各種疑難問(wèn)題,本公司還生產(chǎn)陶瓷晶振，以及聲表面濾波器和到霧化片等壓電器件系列。
作者：康華爾電子－－晶振帝國(guó)

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