- 2025-01-16
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科普知识丨晶振的频率和振幅、品质因数之间的关系
本帖最后由 YXC扬兴晶振 于 2025-1-16 16:23 编辑
一、晶振的频率
晶振的频率是指晶体振荡器的固有频率,通常以MHz(兆赫兹)为单位。这个频率决定了晶振每秒产生的振动次数,是晶振的基本特性之一。晶振的频率稳定性对于电子设备的性能至关重要,因为它直接影响到设备的时钟信号和同步性能。
二、晶振的振幅
晶振的振幅是指输出波形的振幅值,通常被称为输出信号的电平。它用来表示晶振输出信号的强度大小,是评估晶振性能优劣的重要指标之一。振幅的大小直接影响到信号的传输距离和抗干扰能力。
三、晶振的品质因数
晶振的品质因数(Q值)是衡量晶振器信号质量稳定性的重要指标。它反映了晶振在谐振频率上的信号质量稳定性,以及抵抗外界干扰的能力。品质因数越高,表示晶振在振荡频率上的信号质量更加稳定,不易受到外界干扰。
四、频率与振幅的关系
无直接关系:在简谐振动中,频率是由物体的固有性质决定的,而振幅则是由初始条件(如初位移和初速度)决定的。因此,晶振的频率和振幅之间并没有直接的固定关系。也就是说,一个晶振的频率高低并不会直接决定其振幅的大小。
相互影响:虽然频率和振幅没有直接关系,但它们在晶振的实际应用中会相互影响。例如,在设计电路时,需要根据晶振的谐振频率来选择电路元件的参数,以使电路谐振频率与晶振的谐振频率一致,从而获得最大的振幅。此外,晶振的品质因数也会影响振幅的大小,品质因数越高,振幅越大。
应用场景:在不同的应用场景中,对晶振的频率和振幅的要求也不同。例如,在通信系统中,需要高频率的晶振来支持高速数据传输,而振幅则需要足够大以确保信号的传输距离和抗干扰能力。而在一些低功耗的电子设备中,可能需要低频率、小振幅的晶振来降低能耗。
综上所述,晶振的频率和振幅是两个独立的参数,它们之间没有直接的固定关系。但在实际应用中,它们会相互影响并共同决定晶振的性能和应用场景。因此,在选择晶振时,需要根据具体的应用需求来综合考虑这两个参数以及其他相关因素。
五、振幅与品质因数的关系
正相关关系:晶振的品质因数越高,其振幅通常也越大。这是因为品质因数高的晶振具有更好的信号质量稳定性和抗干扰能力,能够在谐振频率上产生更稳定的振动,从而输出更大的振幅。
影响因素:晶振的振幅不仅受品质因数的影响,还受到晶体品质、环境温度、电源电压、电路负载和外界干扰等多种因素的影响。因此,在设计和选择晶振时,需要综合考虑这些因素,以确保晶振的性能满足应用需求。
实际应用:在电子设备中,为了获得稳定的时钟信号和同步性能,通常需要选择品质因数高、振幅稳定的晶振。这样可以确保设备在各种环境下都能正常工作,提高系统的稳定性和可靠性。
综上所述,晶振的振幅和品质因数之间存在正相关关系。品质因数高的晶振通常具有更大的振幅和更稳定的信号质量,这对于确保电子设备的性能和稳定性至关重要。因此,在选择晶振时,应优先考虑品质因数高的产品。
六、频率与品质因数的关系
频率稳定性:晶体的Q值越高,其频率选择性越好,频率稳定性也就越高。这意味着,高品质因数的晶振在长时间运行或环境条件变化时,能够保持更稳定的振荡频率。
频率精度:虽然晶振的频率主要由晶片的厚度、尺寸、切割方式等因素决定,但品质因数也在一定程度上影响频率的精度。高品质因数的晶振通常具有更高的频率精度,能够满足对时钟信号精度要求较高的应用场景。
综上所述,晶振的频率与品质因数之间存在密切关系。高品质因数的晶振具有更高的频率稳定性和精度,同时能够提供更大的振幅和更低的损耗。因此,在选择晶振时,需要根据具体的应用场景和需求来综合考虑其频率、品质因数以及其他相关参数。
- 2025-01-14
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晶振在电路中的作用
1、提供时钟信号
作为数字电路的同步基准:数字电路中的各种操作,如微处理器的指令执行、数据的传输与存储、计数器的计数等,都需要按照精确的时间顺序进行。晶振产生的稳定时钟信号为这些操作提供了统一的时间基准,确保各个部分协调工作。
控制时序逻辑电路:在时序逻辑电路中,如触发器、寄存器等,时钟信号决定了数据的更新时刻。晶振提供的时钟脉冲使这些电路能够按照预定的时序进行状态转换,从而实现复杂的逻辑功能和数据处理。
2、稳定工作频率
保持频率准确性:晶振具有很高的频率稳定性,其输出频率的精度通常可以达到百万分之几十甚至更高。这使得电子设备在不同的工作条件下,如温度变化、电源电压波动等,都能保持准确的工作频率,从而保证设备的性能稳定。
确保系统性能一致性:对于一些对频率精度要求较高的应用,如通信设备、测量仪器等,稳定的工作频率至关重要。晶振能够提供精确的频率参考,使得这些设备在长时间运行过程中始终保持一致的性能,减少因频率漂移而导致的信号失真、测量误差等问题。
3、同步多个电路
协调不同模块的工作:在复杂的电子系统中,往往包含多个不同功能的电路模块,如CPU、内存、外设等。晶振产生的时钟信号可以作为同步信号,确保这些模块之间的工作节奏一致,实现数据的正确传输和交互。
实现系统的整体同步:在一些分布式系统或多芯片系统中,需要各个部分在时间上保持同步,以确保整个系统的正常运行。晶振可以为这些系统提供统一的时钟源,通过时钟分配网络将时钟信号传输到各个节点,实现系统的整体同步。
4、实现频率合成
产生多种频率信号:通过与其他电路元件如分频器、倍频器等配合使用,晶振可以作为基础频率源,产生出各种不同频率的信号,以满足不同电路模块的需求。例如,在通信系统中,可以利用晶振产生的基准频率通过倍频和分频得到发射和接收所需的各种频率信号。
满足特定频率要求:某些电子设备需要特定频率的信号来实现特定的功能,而晶振可以通过选择合适的晶体和电路设计,精确地产生所需的频率信号。比如在音频设备中,晶振可以产生精确的音频采样频率,确保音频信号的高质量处理和播放。
5、辅助计时和实时时钟功能
提供精确的时间基准:在需要计时或显示时间的设备中,如电子钟表、计时器、日历等,晶振通常作为核心元件提供精确的时间基准。其稳定的振荡频率可以通过计数器进行计数,从而实现准确的时间测量和显示。
支持实时时钟电路:实时时钟(RTC)电路通常使用低频晶振,如32.768kHz,为系统提供准确的时间和日期信息。即使在设备断电的情况下,RTC电路中的备用电池可以维持晶振的工作,确保时间的连续性和准确性。
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晶振在电路中的作用
- 2025-01-07
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晶振在工业相机中的应用
工业相机
市场应用趋势
晶振应用方案
工业相机是一种用于工业自动化和机器视觉领域,能够高效、精确地获取目标物体图像并与自动化设备配合,进行图像处理与分析的专业相机设备。随着工业4.0和智能制造的发展,工业相机的需求和市场迅速增长,尤其在质量检测、生产线监控、自动化控制和机器视觉等领域的应用尤为广泛。
一、工业相机市场应用与趋势
工业相机的主要应用领域涵盖了制造业、电子行业、医药工业、汽车制造、物流等。随着各行业自动化水平的提升而呈现快速增长态势。
根据市场研究,工业相机市场近年来保持了高速增长,尤其是在亚太地区,市场需求尤为旺盛。预计到2025年,全球工业相机市场规模将达到数十亿美元。这一增长得益于以下几大趋势:
01 智能制造与工业4.0的推动
工业4.0的核心是智能制造和自动化,而机器视觉作为其中的关键技术,极大地推动了工业相机的需求。
02 人工智能与大数据的融合
随着人工智能和大数据技术的发展,工业相机不再局限于简单的图像采集,而是与深度学习、边缘计算等技术相结合,实现对复杂图像数据的实时分析和决策。
03 高分辨率和高速化
随着行业对精度和效率要求的不断提高,工业相机的技术发展也在不断升级。高分辨率(如8K及以上)和高速成像的相机将成为未来的主流。
04 多样化的接口与通讯协议
随着工业物联网的普及,支持多种通讯协议(如EtherCAT、Profinet等)的工业相机能够更好地融入自动化系统中,增强数据的流动性和系统的协同效应。
在这些应用场景中,工业相机都要求时钟设备具有较高的精度与准确性。
二、晶振在工业相机中的应用
《工业相机运作流程示意图》
在工业相机的各个模块中,晶体振荡器(晶振)起到提供精确时钟信号的作用,主要用来确保系统中的各个部分能够同步运作,保证信号的稳定和正确处理。不同模块对晶振的频率、精度、温度稳定性等参数有不同的要求。
工业相机常用频点:32.768KHz、24MHZ、25MHZ、27MHZ、40MHZ、100MHZ、125MHZ、156.25MHZ
32.768KHz谐振器
目前工业相机方案主流采用的是封装为3.2*1.5的32.768KHz谐振器。
MHz谐振器
工业相机应用中MHz谐振器主要采用3225/2520尺寸,部分sensor应用有晶振小型化(2016)需求。
CMOS振荡器
工业相机应用要求振荡器具备高精度,高稳定性。部分模块设计可能需要应用特殊频率的振荡器,可通过预编程振荡器满足设计需求。
差分振荡器
万兆网工业相机通常选用156.25MHz等较高频率,并且对抖动有较高要求。
(YSO230LR抖动≤0.1pS,可满足常规工业相机方案对振荡器的抖动需求)
- 2024-12-31
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晶振知识分享 | 晶振外接2颗电容的3个好处
晶振知识小课堂答疑篇
外接两颗电容的作用
· 什么是电容?
晶体元件的负载电容是指在电路中跨接晶体两端的总的外界有效电容,即晶振要正常振荡所需要的电容。一般外接电容,是为了使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容。要求高的场合还要考虑ic输入端的对地电容。应用时一般在给出负载电容值附近调整可以得到精确频率。此电容的大小主要影响负载谐振频率和等效负载谐振电阻。
· 如何选择电容
电容与内部电路共同组成一定频率的振荡,这个电容是硬连接,固定频率能力很强,其他频率的干扰就很难进来了。
晶振电路其实是个电容三点式振荡电路,输出是正弦波晶体等效于电感,加两个槽路分压电容,输入端的电容越小,正反馈量越大。负载电容每个晶振都会有的参数,例如稳定度是多少PPM,部分人会称之为频差,单位都是PPM,负载电容是多少PF等。当晶振接到振荡电路上 在振荡电路所引入的电容不符合晶振的负载电容的容量要求时 振荡电路所出的频率就会和晶振所标的频率不同。
比如:
一个4.0000MHz ±20PPM负载电容是16PF的晶振,当负载电容是10PF时 振荡电路所出的频率就可能会是4.0003MHz,当负载电容是20PF时 振荡电路所出的频率就可能会是3.9997MHz。
在一些对频率精度要求高的电路上如PLL的基准就是并多个可调电容来微调频率的,如果对频率精度要求不高就用固定电容就行了,晶振负载电容一般有2种接法 1并联在晶振上2串联在晶振上,第2种比较常用2个脚都接一个电容对交流地。
晶振的负载电容=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C式中Cd,Cg为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,Cic(集成电路内部电容)+△C(PCB上电容).就是说负载电容15pf的话,两边个接27pf的差不多了,一般a为6.5~13.5pF。
· 外接2颗电容的作用
01增加频率稳定
在不同的工作条件下,如电源电压波动或者温度变化,2颗电容可以提供更好的谐振频率。
02制造公差
无源晶振的标称负载电容,通常是一个范围,并非固定值,2颗电容可以灵活的调整实际的负载电容,补偿制造过程中的公差。
03灵活设计电路
2颗电容设计更灵活,工程师可根据实际应用需求来调整谐振回路的特性。
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晶振知识分享 | 晶振外接2颗电容的3个好处
- 2024-12-30
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可编程晶振的关键技术——锁相环原理讲解
可编程晶振器是通过数字控制方式来改变其输出频率的装置,它由晶体和谐振腔两个主要部分组成。当加电压时,石英晶体产生振动并发出电信号,此信号被检测并数字化后,通过处理器进行解调,最后输出所需的频率信号。而锁相环(Phase-Locked Loop,PLL)技术在可编程晶振中扮演着关键角色,以下是对可编程晶振中锁相环技术的详细讲解:
一、锁相环技术的基本原理
1、锁相环是一种利用相位同步产生的电压去调谐压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator,VCO)以产生目标频率的负反馈控制系统。它根据自动控制原理,利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位,实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪。
2、锁相环通常由鉴相器(Phase Detector,PD)、滤波器(Loop Filter,LF)和压控振荡器三部分组成前向通路,由分频器组成频率相位的反馈通路。锁相环的工作原理是检测输入信号和输出信号的相位差,并将检测出的相位差信号通过鉴相器转换成电压信号输出,经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压,对振荡器输出信号的频率实施控制,再通过反馈通路把振荡器输出信号的频率、相位反馈到鉴相器。
3、在锁相环工作过程中,当输出信号的频率成比例地反映输入信号的频率时,输出电压与输入电压保持固定的相位差值,这样输出电压与输入电压的相位就被锁住了。
二、锁相环技术在可编程晶振中的应用
1、频率稳定性提升:锁相环技术通过与高稳定度的参考信号进行比较,可以进一步减小可编程晶振的频率偏差,提高系统的频率稳定性。
2、可调频率:通过调整锁相环的控制输入,可以实现对可编程晶振输出频率的精确控制,使其适应不同的工作模式或通信标准。
3、相位同步:在通信系统中,锁相环用于确保发送和接收端的时钟信号是相位同步的,从而确保数据传输的准确性。这对于可编程晶振在通信领域的应用尤为重要。
4、抑制噪声:锁相环通过反馈机制有助于抑制可编程晶振的相位噪声和频率噪声,提高系统的整体性能。
三、锁相环技术的优势
1、高精度:锁相环技术能够提供高精度的频率输出,满足现代电子系统对频率精度的严格要求。
2、灵活性:通过调整锁相环的参数,可以灵活地改变输出频率,适应不同的应用场景。
3、稳定性:锁相环技术通过负反馈控制机制,能够保持输出频率的稳定性,不受外界干扰的影响。
四、锁相环技术在晶振中的应用与优势
1、可编程性:
可编程晶振利用锁相环技术,实现了核心参数的随意编程定制。这意味着客户可以根据具体需求,在1MHz~2100MHz的宽频率范围内(精确至小数点后六位)选择任意频点进行定制。
2、高性能:
锁相环技术的运用使得晶振产品具有高精度、高稳定性、低抖动等卓越性能。例如,可编程晶振具有±2.5PPM(min.)的超高精度和150fs(min.)的超低抖动,以及-40~+125℃(max.)的超宽温区范围。
3、快速交付与灵活供应:
可编程技术需拥有先进的生产和供应链管理系统,能够快速响应客户需求,实现快速交付。样品2秒出样,批量最快一周可交付,较传统工艺至少缩短50%的交期。在锁相环技术的应用上具有一定的领先性和创新性,这一技术的运用为晶振产品带来了可编程性、高性能、快速交付与灵活供应等显著优势。
- 2024-12-26
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24mhz无源晶振作用
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24mhz无源晶振作用
24MHz无源晶振具有多种重要作用,以下是一些常见的方面:
· 系统时钟基准
1、同步各部分工作:在计算机、智能手机、平板电脑等电子设备中,24MHz 无源晶振为 CPU、GPU、内存等组件提供统一的时钟基准,确保它们按照精确的节奏协同工作,使数据的传输、处理和存储能够有条不紊地进行。
2、指令执行与数据处理:作为系统时钟源,它决定了 CPU 执行指令的速度和节奏。例如,在一个以 24MHz时钟运行的微控制器中,每一个时钟周期 CPU可以执行一条指令或完成一次数据处理操作,从而实现各种复杂的任务,如运行操作系统、处理用户输入等。
· 通信与数据传输
1、有线通信:在以太网、USB 等有线通信接口中,24MHz 无源晶振为数据传输提供时钟信号,确保数据在发送端和接收端能够准确同步,避免数据传输错误。
2、无线通信:在蓝牙、Wi-Fi 等无线通信模块中,24MHz无源晶振用于生成稳定的载波频率或时钟信号,使设备能够与其他设备进行高速、稳定的无线数据传输。
· 音频与视频处理
1、音频处理:在音频设备如 MP3 播放器、手机音频电路等中,24MHz无源晶振为音频编解码器、数字信号处理器等提供时钟信号,确保音频数据的采样、编码、解码等处理过程的准确性,从而实现高质量的音频播放和录制。
2、视频处理:对于视频监控摄像头、数码相机等设备,24MHz无源晶振为图像传感器、视频编码器等提供时钟信号,确保视频图像的采集、处理和传输的同步性和稳定性,使视频画面清晰流畅,色彩还原准确。
· 传感器与测量
1、传感器数据采集:在各种传感器如加速度计、陀螺仪、温度传感器等中,24MHz无源晶振为传感器的信号采集和处理电路提供时钟信号,确保传感器能够按照精确的时间间隔采集数据,并将数据准确地传输给微控制器或其他处理单元。
2、测量与控制:在电子测量仪器如示波器、频谱分析仪等中,24MHz无源晶振为测量电路提供时钟基准,确保测量结果的准确性和稳定性。
· 其他应用
1、汽车电子系统:在汽车的发动机控制单元、车身电子稳定系统、车载多媒体系统等中,24MHz无源晶振为各电子控制单元提供时钟信号,确保汽车电子系统的稳定运行和各部件之间的协调工作。
2、工业自动化设备:在 PLC、工业机器人、自动化生产线等工业自动化设备中,24MHz无源晶振为控制电路提供时钟信号,确保设备按照预设的程序和参数进行精确的动作控制和生产操作。
无源晶振:
- 2024-12-20
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晶振行业小型化趋势:3225及更小尺寸晶体
主流晶振通常分为两种封装形式:贴片式与直插式。贴片式晶振相较直插式晶振体积更小,更广泛应用于智能化电子产品。目前通常采用3225(3.2*2.5mm)及以下尺寸的贴片式晶振。
· 小型化晶体
晶振作为电子设备中的重要时钟信号源,直接关系到设备的工作效率和稳定性。随着科技的发展,尤其是移动设备、可穿戴技术以及物联网(IoT)领域的崛起,智能化产品越来越趋向于便携式,因此对晶振的小型化的需求也逐渐增加。
· 市场趋势
目前,晶振的尺寸和性能已成为决定电子产品性能的重要因素。3225尺寸(3.2mm x 2.5mm)晶振由于其良好的综合性能,已广泛应用于消费类设备。随着消费电子产品向着更便携、更节能/更持久的方向发展,晶振行业的尺寸小型化趋势愈发明显。除了3225尺寸外,市场上逐渐涌现出更加紧凑尺寸的晶振。比如:
①2016 (2.0x1.6mm):这种尺寸的晶体振荡器比3225更小,适用于对空间要求非常严格的便携式设备和穿戴设备。
②1610 (1.6x1.0mm):进一步缩小了尺寸,这种晶体振荡器适合于极小的空间需求,如智能手表、健康监测器等
③1210 (1.2x1.0mm) 和 1008 (1.0x0.8mm):这些是最小的商业可用晶体振荡器之一,专为极端紧凑的应用设计,如微型传感器、RFID标签等。
这些更小尺寸的晶振不仅满足了设备小型化的需求,同时也在性能和稳定性方面也有良好的表现,成为可穿戴设备、物联网终端、智能家居等新兴市场的首选。
· 市场趋势与未来展望
随着5G、物联网(IoT)等技术的发展,市场对于晶振的小型化、低功耗和高精度需求日益增长。预计未来晶振产品将朝以下几个方向发展:
尺寸进一步缩小:小型化是未来晶振技术发展的重要方向,随着制造工艺和技术的不断进步,预计晶振的尺寸将进一步减小,以适应更多应用场景的需求。像1210、1008等微型化产品可能逐步成为市场主流,满足更为紧凑的设备设计需求。
性能持续提升:虽然尺寸不断缩小,但高精度和高稳定性仍然是晶振产品的核心要求。未来的晶振不仅要在频率稳定性、温度稳定性和抗震性等方面达到更高标准,还需要能够满足5G通信、汽车电子等高端市场的高性能需求。
智能化应用扩展:晶振在智能设备中的应用将更加广泛,特别是在物联网、智能家居、可穿戴设备等领域。随着这些应用对晶振的性能和尺寸提出更高要求,晶振制造商需加快技术创新步伐,以适应市场的变化。
以下为小尺寸晶体的参数和特性,可供参考。
未来,随着材料科学和制造工艺的不断进步,我们可以预见更小尺寸的晶体振荡器将会被开发出来。并且随着技术的不断进步和市场需求的变化,未来还将有更多更小尺寸的晶体被开发出来,敬请期待··· ···
- 2024-12-18
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四脚晶振怎么区分有源无源
还是挺好区分的,边边凹进去的是有源,平滑一点没有凹槽的就是无源
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四脚晶振怎么区分有源无源
晶振是一种频率元器件,广泛使用在电子产品中,例如监控设备、手机、吸尘器、智能穿戴等产品都会有晶振的存在。我们常见到的晶振有插件晶振,贴片晶振。
晶振通常分为无源晶振和有源晶振两种类型,其中无源晶振为两脚,有源晶振为四脚,但是,无源晶振也有四脚;四脚无源晶振与四脚有源晶振的区别是什么,你知道吗?
· 通过引脚区分无源晶振和有源晶振
1.两脚晶振必为无源晶振,不管是插件晶振或贴片晶振
2. 无源晶振相对有源晶振厚度较薄;
3.四脚贴片晶振则需谨慎加以区分,有源晶振可以通过本身印字有左下脚(PIN1脚)有个点来区分,相反左下脚没有点则是无源晶振;
4.四脚以上的贴片晶振一定是有源晶振;
5.万用表接地端,看看对立是否有两个脚连通。
以无源晶振YSX321SL系列为例,以下是尺寸及脚位图:
贴片无源晶振在四脚的情况下是没有方向,脚1和脚3为功能脚,负责频率输入及频率输出,另外的脚2和脚4则接地或者悬空,接地增强晶振在线路板上的焊接固定作用、辅助散热、满足电路设计规范等。
四脚无源贴片晶振电路连接原理:电流从晶振脚1流入,脚3流出或电流也可以从脚3流入,脚1流出。因为脚1和脚3为无极性引脚,不具备方向性,不用担心贴反。
以有源晶振YSO110TR系列为例,以下是尺寸及脚位图:
有源晶振引脚识别有个标记点的那一端为1脚,然后逆时针1、2、3、4以此分布。
四脚有源晶振通常的用法:
1脚悬空、2脚接地、3脚接输出、4脚接电压,在1脚位置有一个点作为标识。
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四脚晶振怎么区分有源无源
- 2024-12-16
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32.768Khz在电路中的作用
在电子电路领域,32.768Khz(32768Hz)有着特殊的地位和重要的作用。
1、采用32.768Khz的原因
32.768Khz频率在电路设计中被广泛采用,主要是因为其特殊的数学特性。这个频率值经过简单的分频处理,可以方便地得到各种常用的时间基准。例如,通过合适的电路对其进行15次二分频,可以精确地产生1Hz的信号,这对于以秒为单位的计时功能实现非常关键。而且,该频率的晶体振荡器具有较高的稳定性,能够在不同的环境条件下保持相对稳定的输出,从而为电路提供准确可靠的时钟信号,满足诸如实时时钟(RTC)等对时间精度要求较高的应用场景。
2、32.768Khz外接负载的选择
外接负载对于32.768Khz晶体振荡器的性能有着显著影响。选择合适的负载电容至关重要。负载电容值需要根据晶体的规格参数和电路的具体要求来确定。如果负载电容选择不当,可能会导致晶体振荡器的频率偏移,进而影响整个电路的计时准确性。一般来说,常见的负载电容值在7pF 、9PF、12.5pF,在设计电路时,需要考虑与之相连的芯片引脚内部电容,通过计算来选择合适的外部负载电容,以保证晶体振荡器工作在其标称频率附近。
以下是常见负载对应的外接电容值:
晶振负载电容
晶振外接电容
7PF
12~15PF
9PF
15~18PF
12.5PF
18~22PF
实际情况还需进行匹配测试后,推荐最佳外接电容值。
3、32.768Khz外接的电路
如图所示是晶振的整体电路。R1为反相器invl提供偏置,使其中的MOS管工作在饱和区以获得较大的增益;C1,C2和杂散电容一起构成晶体的电容负载, 同时它们和反相器invl一起可以等效为一负阻, 为晶体提供其振荡所需要的能量;R2用来降低对晶体的驱动能量, 以防止晶体振坏或出现异常; 反相器inv2对invl的输出波形整形并驱动负载。
4、32.768Khz与RTC的关系
实时时钟(RTC)作为众多电子设备中时间信息管理的核心模块,其精准运行高度依赖于稳定可靠的时钟源,而32.768Khz晶体振荡器所提供的信号在其中扮演着举足轻重的角色。
在RTC的工作原理中,时间的计量是通过一系列复杂而有序的计数过程实现的。32.768Khz的信号作为这个计数过程的基石,其重要性不言而喻。由于RTC需要精确到秒级甚至更细粒度的时间单位,32.768Khz频率的优势就凸显出来。这个特定频率经过特定的电路设计和内部逻辑处理,可以方便且准确地转换为秒信号。
具体而言,通过对32.768Khz信号进行一系列精确的分频操作,能够在RTC内部产生一个稳定的1Hz信号,而这个1Hz信号正是实现秒计时的关键。每一次1Hz信号的脉冲,就代表着时间走过了一秒,这种基于32.768Khz的分频计时机制构成了RTC对秒计时的基础。
从更广泛的时间维度来看,在实现了秒计时的基础上,RTC利用内部的计数器和寄存器,以32.768Khz信号衍生出的1Hz信号为节拍,进一步对分、时、日等时间单位进行累计和记录。这种精确的计时功能对于各种需要记录时间的电子设备至关重要。
在智能手机中,用户设定的闹钟、日程提醒等功能都依赖于RTC的准确计时,一旦32.768Khz信号出现偏差,可能导致闹钟提前或延迟响起,日程安排错乱等问题;
在电脑主板上,操作系统的时间同步、文件创建和修改时间的记录等操作也都与RTC紧密相关,不准确的32.768Khz信号可能造成系统时间错误,进而影响到文件管理和一些对时间敏感的应用程序的正常运行。
对于智能手表这类可穿戴设备,其小巧的体积内对时间精度要求更高,32.768Khz信号质量直接决定了手表显示时间的准确性,影响用户对设备的使用体验。
此外,32.768Khz信号的稳定性对于RTC在长时间运行中的准确性至关重要。在不同的环境条件下,如温度变化、电磁干扰等因素存在时,32.768Khz晶体振荡器如果能够保持稳定的输出,RTC就能持续准确地计时。然而,如果32.768Khz信号的频率由于外界因素发生了哪怕是微小的偏差,经过长时间的积累,也会导致RTC计时出现明显的误差。因此,在设计包含RTC的电路时,工程师们需要采取一系列措施来确保32.768Khz晶体振荡器工作在最佳状态,以保障RTC计时的高精度和高可靠性。
5、计时解决方案
· 32.768Khz谐振器
在计时系统中,32.768Khz的晶振通常用于为RTC提供稳定且精确的时钟信号,与RTC搭配共同确保了电子设备中时间记录的准确性和可靠性。目前主流使用的为封装尺寸3.2*1.5mm、2.0*1.2mm的32.768Khz晶振,还有小体积1.6*1.0mm的32.768Khz晶振,用于小型化或集成化的计时方案。
6、一体式解决方案(RTC+32.768Khz)
一体式计时解决方案(RTC+32.768Khz)。RTCYSN8563,该款RTC封装为SOP-8,通信接口为I2C Bus,满足1.2~5.5V工作电压。同时与YSN8563相搭配的32.768KhzHz产品(上述YST310S / YSX2012SK等)。一体化的解决方案简化了开发和调试过程,同时保证了产品的整体可靠性,能够实现更精确的计时功能。
- 2024-12-11
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应对国际制裁挑战,YXC国产晶振助力自主可控
美国近日将140多家中国芯片企业列入“实体名单”,加剧了全球半导体供应链的紧张局势。虽然制裁的核心目标是芯片,但这一变化间接影响了包括晶振在内的整个电子元器件供应链。
一、面对国际制裁压力,电子元器件供应链可能会受到哪些影响?
1、供应链中断:美国对华制裁可能导致关键电子元器件供应中断,特别是高端芯片、高性能传感器和特殊材料等。
2、成本上升:进口受限导致替代品成本增加,企业需支付更高的价格或寻找其他供应商,影响整体生产成本。
3、技术创新受阻:限制技术合作和交流,影响中国企业在高端电子元器件领域的研发和技术创新能力。
虽然晶振并不直接受制裁影响,但受到电子元器件供应链的影响,晶振的供应也面临更大压力。过去,国内许多企业依赖进口晶振,但在当前形势下,依赖国外供应商的风险加大。国产晶振正迎来技术突破和市场机会,成为稳定供应链的关键选择。
二、国产晶振
目前多款时钟频率产品已经能够满足全国产要求(要求基座、晶片、上盖、IC等原材料均由国内生产),且广泛应用于国产化项目。且能够提供自主可控证明与国产化证明等文件。可选全国产替代产品包括且不限于以下类别:
- 2024-12-05
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智能网联汽车新爆点,车载晶振应用市场需求水涨船高
一、科技热点观察
1)2024年9月,新能源车销量激增51%,体现出市场对新能源汽车的强劲需求。
2)2024年9月中国乘用车市场零售量达到206.3万辆,同比增长2%,环比增长8%。其中,新能源车9月零售量为112万辆,同比增长51%,环比增长9%。
3)2024年9月上市了48款新车,其中不少是智能网联汽车。新车扎堆上市不仅压缩了产品自身传播空间,也反映了智能网联汽车市场的竞争激烈。
4)华为、蔚来等企业在智能网联汽车领域展开积极合作。蔚来宣布正式进入中东与北非市场,并与战略投资者成立合资企业开展相关业务。
5)在2024云栖大会上,小鹏汽车与英伟达等围绕“生成式AI重塑自动驾驶”主题展开了一场圆桌对话,探讨了智能网联汽车技术的未来发展。
6)特斯拉上海超级工厂自2019年1月破土动工以来,仅用32个月就实现了从0到100万辆的突破,从200万辆到300万辆更是只用了13个月。这一速度在全球范围内都是前所未有的。
图源:网络
智能网联汽车领域目前热门技术和产品不断涌现,包括环境感知与识别、定位与导航、控制系统、人工智能与机器学习、通信以及安全与隐私保护等关键技术,以及智能座舱、自动驾驶系统、车载AIOT设备和轻量级行泊一体域控方案等创新产品。
在当前汽车智能化迅猛发展的背景下,新势力玩家们正展开全方位较量,从智能化软件到硬件,每一个细节都至关重要。目前,车载晶振市场已经形成了多元化的竞争格局。国内外众多晶振制造商都在积极投入研发资源,提高产品质量和技术水平,以争夺市场份额。
晶振产品,作为电子设备的“心脏”,其稳定性和精确性对整体性能有着决定性影响。在汽车智能化进程中,晶振产品不仅广泛应用于车载通讯、导航、娱乐等系统,还成为智能驾驶、智能座舱等核心技术的关键支撑。
从应用趋势来看,晶振产品正朝着小型化、高精度、低功耗方向发展。在智能汽车领域,这些特点尤为重要。小型化可以节省宝贵的车内空间,高精度则能确保智能驾驶系统的准确性和可靠性,低功耗则有助于提升整车的续航能力。此外,随着5G、物联网等技术的普及,晶振产品还需要具备更强的兼容性和扩展性,以满足未来汽车智能化发展的需求。
二、车规级晶振的特点
a)符合汽车级温度要求(-40~+125℃)
b)通过车规级认证AEQ-200/IATF16949
c)超薄晶体,最小体积可做到1612
d)满足汽车电子系统对时钟源的高可靠性高要求
e)优异的抗震、抗冲击特性
三、汽车电子晶振主要应用
请注意,表格是一个简化的示例,实际应用中可能还有更多细节和特定的应用案例。晶振的具体型号和规格也会根据应用需求而有所不同,可咨询小扬产品规格书及选型建议。
- 2024-11-29
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低空经济的精准脉搏——晶振
无人机banner图
自2010年“中国通用航空发展研究”上提出“低空经济”这一概念术语以来,经过了14年的发展历程;到2024年“低空经济”作为新增长引擎被写入中国政府工作报告,标志着低空经济正在成为全球关注的焦点,这也为晶体振荡器行业带来了巨大的机遇与挑战。低空经济是指以各种有人驾驶和无人驾驶航空器的各类低空飞行活动为牵引,辐射并带动相关领域融合发展的综合性经济形态;涵盖了农业、巡检、消防、物流、航空、旅游、应急等多个方面。晶振以其高精度的时间和频率控制功能,成为这一领域不可或缺的核心组件之一。
一、低空经济领域中晶振的应用
低空经济领域的主要产品包含无人机(消费级、工业级)、直升机、传统固定翼飞机以及eVTOL(电动垂直起降飞行器)等飞行器设备。包含的应用场景丰富且多样,包括但不限于:
应用场景分类
在这些丰富多样的应用场景中,飞行器设备依赖晶振提供稳定、可靠的时钟信号,确保飞行控制、导航与数据传输等关键任务的顺利进行。高精度、高稳定性、高可靠性以及低功耗是低空经济设备对晶振的基本要求。针对特殊的应用场景还会有更严格的要求。例如在物流配送应用场景中,物流无人机需要在极端天气条件下正常运作,因此通常会采用温度补偿振荡器(TCXO),以确保在较大温度变化的环境中输出稳定且高精度的时钟信号;在应急通讯或救援行动的应用场景,飞行器设备需要应对复杂多变的环境条件,如高温、低温、电磁干扰等,这些环境条件对飞行器设备的稳定运行提出了更高的要求,对晶体振荡器的可靠性与抗干扰能力提出了更高的标准。
晶振作为飞行器设备的组件之一,除了为飞行器设备的中央处理器提供稳定的时钟频率信号外,还广泛应用于设备的各个功能模块,包括但不限于:
模块
晶振作用
飞行控制模块
为无人机和eVTOL的飞行控制系统提供稳定的时钟信号,确保飞行控制算法的精确执行
导航定位系统
在GPS和其他导航系统中,提供必要的频率基准,保障定位信息的准确性和实时性
通信同步模块
在通信模块中提供稳定的载波频率,确保飞行器与地面控制中心之间的数据传输稳定性和可靠性
安全监控与应急响应
确保监控系统的时间同步和事件记录的准确性
低空经济行业发展空间广阔,晶振作为低空经济这一领域的关键技术,将继续以其高精度和可靠性,为低空经济的发展提供坚实的基础。
二、“低空经济”解决方案
低空经济飞行器设备,如无人机、电动垂直起降飞行器(eVTOL)等,需要在多变的气候和温度条件下保持高度的稳定性和精确性。温补晶振通过内置的温度补偿电路,能够减小环境温度变化对振荡频率的影响,从而确保设备在不同温度下均能提供稳定的频率参考信号。
温补晶振(TCXO)产品,用以满足不同方案需求:
1、通用系列YSO510TP:在-40~85℃的温度范围内,稳定性可达±2.5PPM,具备多种尺寸。
2、预编程系列YSO511PJ:可在10~250MHz范围内自由定制频率。
3、高精度系列YSO512ET:具备超高精度,温度稳定性最高可达±0.1PPM。
· 通用TCXO系列:YSO510TP
YSO510TP为通用系列TCXO。可选频率范围为10~52MHz、尺寸最小可达2.0 x 1.6mm、具备CMOS与Clipped sine wave两种输出方式。在-30~85℃的工作温度范围内,温度稳定性(典型值±2.5PPM,最小值±0.28PPM)。以下为产品实测数据:
YSO510TP温度稳定性测试曲线图
测试结果:在-30~85℃的工作温度范围内,测试样品的温度稳定性满足≤±2.5PPM
· 预编程TCXO系列:YSO511PJ
YSO511PJ产品参数
YSO511PJ为预编程TCXO。在-40~85℃的工作温度范围内,温度稳定性≤±2.5PPM、输出方式为CMOS。该产品可满足10~250MHz范围内任意频率定制,适用于特殊频率需求方案。
· 高精度TCXO系列:YSO512ET
YSO512ET产品参数
YSO512ET为高精度TCXO。适用于10-50MHz范围内的常规频点、封装尺寸为5.0*3.2、7.0*5.0mm、具备CMOS与Clipped sine wave两种输出方式。该产品在-40~85℃工作范围内,温度稳定性最高可达±0.1PPM。
- 2024-11-27
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电容和电阻与晶振如何搭配运作
电容和电阻与晶振如何搭配运作?
晶振和电容的关系
众所周知,电容的基本功能在于储存电荷并实现充电与放电过程。而在晶振电路中,负载电容与晶振之间存在着紧密的相互作用关系。
晶振的匹配电容,我们可以简单地称它为“负载电容”。想象一下,这个负载电容就像是晶振的一个小助手,帮助晶振开始工作。
晶振,就像是一个需要伙伴才能跳舞的人,而这个伙伴就是负载电容。晶振有两条线,这两条线会连接到IC块(一个集成电路块)里面,那里有一些有效的电容。为了让晶振能够正常工作,我们需要在晶振的外面再接上一个电容,这个电容就是负载电容。
负载电容的作用很重要,它就像是一个桥梁,连接着晶振和电路之间的分布电容。只有当这个桥梁让晶振两端的电容加起来等于负载电容的时候,晶振才能开始工作。这个“开始工作”的过程,我们可以想象成晶振在充电,然后它就开始跳舞了——也就是起振。
小tips:如果工程师在选晶振时,把所需的负载电容等重要参数也说明,那么在晶振选型过程中,会减少很多选型弯路。晶振的负载不能确认的话,电容很难匹配,起振电容无法充电放电,晶振也就起振不了;当分布电容与晶振电容值是相等时,就可以让晶振发出谐振频率了。电容大小能影响晶振频率的稳定度和相位,越小价格也会越高。所以这个负载还决定着晶振本身的一个价格。
晶振和电阻的关系
1、配合IC内部电路组成负反馈、移相,使放大器工作在线性区晶振输入输出连接的电阻作用是产生负反馈,保证放大器工作在高增益的线性区,同时起到限流的作用,防止反向器输出对晶振过驱动,损坏晶振。
想象一下,你有一个放大器,它的作用是把声音或信号变大。但是,如果声音或信号变得太大,它就会失真,就像你大声喊叫时,声音会变得刺耳一样。为了解决这个问题,我们给放大器加上了一个“小助手”——一个电阻。
这个电阻它可以帮助我们调整放大的程度,确保信号既被放大了,又不会失真。同时,这个电阻还能防止放大器过度工作,从而保护它不受损坏。但是,仅仅放大信号还不够,我们还需要让信号像钟摆一样来回摆动,这样才能产生振荡。而这个电阻就能帮助放大器在“线性区”工作,这个区域就像是放大器最适合工作的“舒适区”,在这里,放大器可以稳定地放大信号,并产生我们需要的振荡。
对于不同类型的放大器(比如CMOS和TTL),这个“小助手”的阻值可能会有所不同。CMOS放大器通常需要一个较大的电阻(比如1M以上),而TTL放大器则可能需要根据其类型来调整。不过,有些特殊的放大器(比如某些微处理器中的放大器),它们内部已经自带了这个“小助手”,所以我们就不需要再额外添加了。
2、晶振串联的电阻常用来预防晶振被过分驱动;
具体来说,晶振上的电镀会因为过度的力量而逐渐磨损,这会导致晶振的频率变高,就像是机器转得太快了一样。如果晶振被过度驱动,这种过度的力量还会让晶振提前坏掉,就像机器因为过度使用而提前报废一样。
为了避免这种情况,我们需要调整一个叫做“drive level”的东西,也就是驱动水平。这个驱动水平就像是给晶振的力量大小,我们得找到一个合适的力量,既能让晶振正常工作,又不会让它受到伤害。
同时,我们还需要考虑“发振余裕度”,这就像是给晶振留一点“备用力量”。这样,即使在一些特殊情况下,晶振也能保持稳定的工作状态。
3、并联降低谐振阻抗,使谐振器易启动;
想象一下,Xin(输入端)和Xout(输出端)里面藏着一个叫做“施密特反相器”的小装置。这个小装置有个特点,就是它不能自己启动晶体震荡,就像是一个小孩子不能自己推动一个大轮胎滚动一样。
为了解决这个问题,我们在反相器的两端加了一个电阻,这个电阻就像是一个“助手”,它能帮助反相器把输出的信号反过来(也就是180度翻转),然后再送回给输入端。这样,就形成了一个反馈回路。
接着,我们把晶体并联在这个电阻上。晶体和电阻就像是两个小伙伴,他们一起工作,降低了谐振的阻抗,就像是给轮胎加了点润滑油,让它更容易滚动起来。这样,谐振器就更容易启动了。
而且,这个电阻还有一个好处,就是它能让反馈回路的交流等效按照晶体的频率来谐振。因为晶体的品质因数(Q值)非常高,所以即使电阻的值在很大的范围内变化,也不会影响输出的频率,就像是给轮胎加了一个稳定的“动力源”,让它能够保持稳定的滚动速度。
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电容和电阻与晶振如何搭配运作
- 2024-11-25
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无源晶体分类及重要参数讲解
无源晶体分类介绍及重要参数讲解
无源晶体的分类
晶体振荡电路等效模型
石英晶体是一种可将电能和机械能相互转化的压电器件,能量转变发生在共振频率点上。它可用如下模型表示:
石英晶片经过被电极,上架、封装即成为压电谐振器。当外加电场的交变频率与石英晶片的固有频率相接近,且外加电压的角频率ω等于石英机械振动的固有谐振角频率ω时(取决于石英晶体的几何尺寸和切型),晶片产生机械谐振,弹性振动通过压电效应与回路相耦合,其效果等于由Lm,Cm,Rm的串联臂和C0并联组成的谐振回路。此时机械振动的幅度最大,相应地晶体表面所产生的电荷量最大,外电路中电流最大。
C0:Shunt Capacitance表示晶片与涂敷银层构成的静电容。
Lm:Motional Lnductance是晶体振荡时机械振动惯性的等效电感。
Cm:Motional Capacitance 是晶体谐振时晶片弹性的等效电容。
Rm:Resistance 用于等效晶片振动时的磨擦损耗。
石英晶体谐振器的主要参数
标称频率:该频率特指晶体技术条件中规定的频率,表示为MHz或KHz。
调整频差:标称频率在一定温度(一般是25℃)下的允许偏差,表示为百分数(%)或百万分之几(ppm)。
负载电容(CL):与晶体一起决定负载谐振频率的有效外界电容。任何外部电容一旦与石英晶体串联,即会成为其谐振频率的一个决定因素。负载电容变化时,频率也会随之改变。因此,在电路中使用时,经常会以标准负载电容来微调频率至期望值。
工作温度范围:石英晶体元器件在规定的误差内工作的温度范围。
温度频差:在规定条件下,在工作温度范围内相对于基准温度(25℃±2℃)时工作频率的允许偏差。
等效串联电阻(Rr):晶体在谐振频率下的电阻值,单位为欧姆。
激励功率(DL石英晶体谐振器的主要参数):晶体工作时所消耗功率的表征值。
最大功率是大多数功率器件在保证正常电气参数的情况下,维持工作所消耗的功率,单位为mW或uW。一般情况激励功率应维持在确保石英晶体正常起振和稳定振荡所需要的最低值,以避免年老化特性不良和晶体损伤。
储存温度:晶体在非工作状态下保持标准特性的温度范围。
绝缘电阻:引线之间或引线和壳体之间的电阻。
DLD2:在特定的功率范围内所测量到的最大与最小阻抗的偏差量。
RLD2:在指定的变化功率范围内测量到的最大阻抗。
TS:Trim sensitivity 负载电容值每变化1PF时FL的变化量(单位:ppm/PF)
老化:工作频率在特定时间范围内的变化量,一般表达为最大值,单位是每年频率变化量的百万分之几(ppm/年)。频率随时间而变化的原因有很多,如:密封性和完整性、制造工艺、材料类型、工作温度和频率。
250B测试
规格书描述