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，在經(jīng)過人類不斷的挖潛與開發(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)過人工培育成功之后，更是有了石英晶體遠(yuǎn)大的開闊與發(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，無源晶振和有源晶振，又有兆級之分，也有千赫時鐘晶體表晶之分，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，還給人類帶來了無盡的好處，也成就了一個以依靠時鐘起家的企業(yè)，這就是日本精工（SEIKO）石英鐘表，精工集團(tuán)同時還研發(fā)生產(chǎn)了精工晶振,1969年12月25日對于世界時間是具有歷史意義的一天!SEIKO 推出世界上第一只石英表，為人類的時間觀念和社會生活帶來了莫大的變革。
而石英鐘表的作用確是一顆小小的石英晶體諧振器,32.768KHZ，簡稱為表晶，32.768K,晶振后來被廣泛應(yīng)用到各種時鐘產(chǎn)品,人類越來越里不開的電子產(chǎn)品之中。比如手機，石英手表，石英掛鐘，萬年歷，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

提供頻率信號給實時時鐘IC。若晶振的頻率有所偏移，時間的表示就會不精準(zhǔn)。首先了解一個實時案例。客戶是做手機的廠商，開發(fā)基頻電路的設(shè)計部門負(fù)責(zé)設(shè)計手機搭載的時鐘電路。一般，時鐘電路是由音叉型石英晶體振蕩器件以及實時時鐘IC所構(gòu)成。
　　用32.768K的振蕩器件，輸入頻率信號給IC。IC內(nèi)部會建構(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，做成1秒鐘。
　　問題是手機廠商使用為更小型的石英晶振之后，發(fā)覺振蕩頻率變?yōu)?2.77075KHz(增加了84ppm)。因此，每一天約超前了7.26秒。一個月下來就超前了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，體積僅有原來的四分之一，可以省空間。
　　發(fā)生問題后，經(jīng)過內(nèi)部的討論一致認(rèn)為問題該是出于石英晶振器件的“負(fù)載電容”的差異。透過實際的測試之后，原來晶振負(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)振時振蕩電路的負(fù)載容量。一般，當(dāng)負(fù)載電容增大時，發(fā)振頻率跟著變低，這個關(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。這是因為振蕩器件的振動片設(shè)計與電極設(shè)計值不同的緣故。
　　注：發(fā)振電路的負(fù)載容量是由Cd與Cg兩個靜電容量以及寄生電容的合成容量。Cd與Cg若是過大，負(fù)載容量也會變大。

　　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，振蕩頻率會偏移。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問題。那就是電路負(fù)性阻抗的絕對值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合，擔(dān)心表晶會不振蕩。
　　經(jīng)過反復(fù)更替電路定數(shù)，依然不能解決問題。而且，振蕩器件的驅(qū)動電力激勵位階增大，又有機會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7pF的制品，當(dāng)然沒有問題。但是不能達(dá)成開發(fā)的目標(biāo)。于是，與器件提供廠商長談之后，換了原來愛普生晶振的產(chǎn)品MC-146晶振，然而負(fù)載電容僅有9pF的新品。從新設(shè)計發(fā)振電路之后，無論頻率偏移還是充裕度以及激勵位階都在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。最終，解決了困擾手機廠商的問題。
　　從這一個案例的克服，不難發(fā)覺石英晶振器件的發(fā)振電路設(shè)計，其實是頻率偏差、發(fā)振充裕度、激勵位階等三個條件滿足的連立方程式作業(yè)，需要面面俱到。
　　另外實際的應(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)溫度無論是往上還是往下，發(fā)振頻率會滑落。因此，無妨將表晶發(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。
很明確的一個答案就是，若晶振頻率發(fā)生偏差，并非是晶振廠商的問題或者是晶振本身問題，實則最重要的還是晶振的負(fù)載電容。還有一個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竭盡全力的不段開發(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)國內(nèi)手機廠商成功應(yīng)用到各種型號和智能手機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廠商，解決一切石英晶振在手機中出現(xiàn)的各種疑難問題,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

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