居里在1880年發(fā)現(xiàn)了天然石英晶體具有壓電效應，從此就有了壓電石英晶體的舞臺，在經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，壓電晶體在經過人工培育成功之后，更是有了石英晶體遠大的開闊與發(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，精工集團同時還研發(fā)生產了精工晶振,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,晶振后來被廣泛應用到各種時鐘產品,人類越來越里不開的電子產品之中。比如手機，石英手表，石英掛鐘，萬年歷，等電子數(shù)碼產品。表晶，32.768K在電子產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。首先了解一個實時案例。客戶是做手機的廠商，開發(fā)基頻電路的設計部門負責設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所構成。
　　用32.768K的振蕩器件，輸入頻率信號給IC。IC內部會建構有分頻電路，連續(xù)除以二進行15回合，產生了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。(該公司所訂的基準是每一個月常溫下必須維持1分鐘的誤差之內。)
　　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，經過內部的討論一致認為問題該是出于石英晶振器件的“負載電容”的差異。透過實際的測試之后，原來晶振負載為7pF，新品為12.5pF，卻是符合器件廠商的規(guī)格。
　　所謂的“負載容量”，通常是指器件發(fā)振時振蕩電路的負載容量。一般，當負載電容增大時，發(fā)振頻率跟著變低，這個關系曲線就稱為“頻率－負載容量特性”，每家振蕩器件多不太相同。這是因為振蕩器件的振動片設計與電極設計值不同的緣故。
　　注：發(fā)振電路的負載容量是由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，負載容量也會變大。

　　如果振蕩器件的負載容量與石英晶振發(fā)振電路的負載容量不一致時，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，擔心表晶會不振蕩。
　　經過反復更替電路定數(shù)，依然不能解決問題。而且，振蕩器件的驅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，當然沒有問題。但是不能達成開發(fā)的目標。于是，與器件提供廠商長談之后，換了原來愛普生晶振的產品MC-146晶振，然而負載電容僅有9pF的新品。從新設計發(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?shù)姆秶鷥取Ｗ罱K，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)振電路的負載容量做的比振蕩器件的負載容量小一點。
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口石英晶振系列已經被大多數(shù)國內手機廠商成功應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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