Zamanlama cihazları neredeyse her yerde ve modern toplumun önemli bir parçasıdır.ve cihazı kontrol eden entegre devre (IC)Paketlenmiş saat modülleri tipik olarak hem kristal hem de kontrol IC'lerini içerir. Elektronik osilatör devrelerinin frekansı kilohertz (kHz) ila megahertz (MHz) arasında değişir.
KHz kristalleri ayrı ayrı satılabilir veya Kristal Ossilatörler (CXO), Dijital Sıcaklık Kompensasyonlu Kristal Ossilatörler (DTCXO) ve Gerçek Zamanlı Saat (RTC) gibi diğer ürünlere entegre edilebilir.
KHz kristal seçimini belirleyen faktörler
Bir uygulama için kHz kristallerini seçerken, boyut ve gerekli frekans en önemli hususlardır, ancak uygun devrelerin tasarlanması için bazı diğer parametreler de önemlidir.
Bunlara şunlar dahildir:
Frekans Toleransı, Istikrar ve Yaşlanma
Yük kapasitesi (CL)
Eşdeğer seri direnci (ESR)
Sürüş seviyesi (DL)
çalışma sıcaklığı
KHz kristalleri tipik olarak ASIC gereksinimlerine sahiptir. The trend toward miniaturization of electronic circuits means that designers need to pay particular attention to these factors because the size and dense packaging of components affect the characteristics and performance of crystalsBununla birlikte, fotolitografi üretim süreci, kristal osilatör devrelerinin minyatürleşmesinin, verimli çalışmaları için gerekli parametreleri etkilememesini sağlar.
Frekans Toleransı, Istikrar ve Yaşlanma
Bir kristal belirli bir frekansı belirtse de, üretim sürecinde veya rutin çalışma sırasında yüzeydeki gerginliklerden dolayı frekans sapmaları ortaya çıkabilir.Frekans sapması üç parametreyi değerlendirerek özetlenebilir.Frekans toleransı, frekans istikrarı ve yaşlanma.
Frekans toleransı, +25 ° C'de kristalin gerçek ve nominal frekansları arasındaki fark olarak tanımlanır.Frekans istikrarı, ayarlanmış sıcaklık aralığındaki sıcaklıktan kaynaklanan maksimum frekans kaymasını ifade eder.Kristal doğruluğunu artırmak için, sıcaklıkla frekans değişikliğini sağlayan ve buna göre kalibre edilen kHz XO kullanılması önerilir.Yaşlanma zaman içinde sıklıkta bir değişimdirMühürler yaşlanma etkilerini azaltır ama boyutlarını artırabilir.
Sıcaklık grafiğine karşı osilatör frekansı
Şekil 1: Ossilatör frekansı sıcaklığa göre değişir ve özellikle aşırı ortamlar için boyutlandırma sürecinde dikkate alınmalıdır.
Yük kapasitesi (CL)
Bir kristalin iki terminalı arasındaki kapasitans, yük kapasitansıdır. Tasarımcılar frekans akışına neden olduğu için harici sapık kapasitansı dikkate almalıdır.
CL ve devre kapasitansı arasındaki uyumsuzluk, daha küçük kristaller kullanıldığında özellikle kaygı uyandırır, çünkü daha küçük kristaller kapasitans değişimlerine daha duyarlıdır.Düşük CL değerlerine sahip kristaller de frekanslara özellikle duyarlıdır.Sınırlı alanlarda küçük devreler tasarlamak için, tasarımcılar genellikle daha yüksek CL değerlerine sahip kristaller seçerler.
Sürüş seviyesi (DL)
DL, yapısal hasarı en aza indirirken sabit salınımı sürdürmek için gereken akım miktarıdır.Frekans dengesizliği veya erken arıza önlemek için verilen devre sürücü seviyesine eşit veya daha büyük bir DL değerine sahip kristaller seçilmelidir..
çalışma sıcaklığı
Sıcaklığın frekans üzerindeki etkisi, frekans istikrarı indeksi tarafından belirlenen aralığı aşar.Ama aynı zamanda devredeki kristallerin konumuAyrıca, devre ve kristal ne kadar küçükse, bileşen paketi o kadar sıkıdır ve tüm sistem o kadar fazla ısı üretir.En iyisi belirli bir sıcaklık aralığında daha iyi kalibre edilmiş kristaller kullanmakDTCXO ve RTC modülleri kompakt tasarımlarda iyi performans gösterir ve yüksek istikrar veya düşük güç tüketimi gerektiren uygulamalarda da avantajlı olabilir.
KHz kristalleri ve ilgili modüller
Epson, çok sayıda kHz kristali ve DTCXO ve RTC modüllerini üretir.
FC3215AN serisi, 32.768 kHz'lik bir kristaldir, ESR'si 35 k Ω kadar düşük ve kompakt bir paket, bu da taşınabilir elektronik ve alan kısıtlı uygulamaları için idealdir.FC3215AN serisi çeşitli uygulamalara uygulanabilir., kablosuz modül, nesnelerin interneti, tıbbi, endüstriyel, güvenlik izleme ekipmanları, akıllı sayaçlar, tüketici elektroniği ve düşük güç MCU uygulamaları gibi.Sınır geniş bir çalışma sıcaklık aralığını destekler - 40 ° C + 105 ° C ile 3.2 mm x 1.5 mm x 0.9 mm kapsül ve standart iğne atamaları.
FC2012AN serisi 32.768 kHz kristalleri, FC3215AN serisi özelliklerine benzer, ancak daha küçük 2.05 mm x 1.2 mm x 0.6 mm paketleri ve standart pin atamaları kullanır.FC2012SN serisi kristaller (Şekil 2) çeşitli uygulamalar için çok uygundur., örneğin giyilebilir cihazlar MCU ve kablosuz modüller nesnelerin interneti, tıbbi tedavi, sanayi, güvenlik, akıllı sayaçlar vb.