晶振选型需要注意哪些事项?
晶振按照不同的频点特征及频率偏差等因素进行分类后,则会呈现成千上万种不同的形态与性能指标。 那么,在晶振选型过程中又当如何呢?首要关注的是晶振的关键电气参数设置以及其具体的技术特性匹配情况,请参考KOYUELEC对这一领域的详细归纳与分析(共八个要点)。
第一点:晶振的频率(Frequency)
只有在PCBA上的芯片设计方案已经确定的情况下,才必须搭配相应的频率晶振;否则会导致系统无法正常运行。
第二点:负载电容(CL)
在无源晶振的选择中,在无源晶振的应用场景下
第三点:频差范围(Frequency Tolerance)
评估电子产品对晶振输出频率精度的需求是必要的技术指标之一。晶体 oscillators typically exhibit frequency deviations within a range of ±10 to ±30 parts per million (PPM). For electronics with stringent oscillator requirements, it is advisable to select crystal oscillators with a maximum allowable frequency deviation of ±10 PPM or better, such as those incorporating Bluetooth or Wi-Fi modules.
第四点:抗电磁干扰性( Anti-EMI)
若电路板上的杂散信号过高,则会导致无源型晶体振荡器的工作频率受到影响而不稳定。为了防止影响电子产品系统的正常运行, 建议选用具有稳定特性的有源型晶体振荡器作为 replacement.
第五点:对功耗的需求 (low-power consumption)
当应用于对低功耗要求较高的电子设备时(例如基于电池供电的智能穿戴设备、蓝牙耳机以及智能手机等),建议选用体积小巧、同时兼具高精度与低功耗特性的晶振。
第六点:对温度的需求(Temperature)
通常情况下,普通晶体振荡器的工作温度范围设定在-20摄氏度至+70摄氏度之间。对于对温升敏感的应用设备,则建议选用可调节至-40摄氏度至+85摄氏度宽幅温区的专业级高精度晶体振荡器,或者根据具体需求定制具有更宽工作温区的产品。当外界环境中的温升超过其设计限制时,该装置的工作状态会发生显著偏差,可能导致其振动频率发生显著偏差,这将直接引发设备无法正常启动的现象
第七点:对体积及尺寸有要求(Size)
通常情况下,在满足功能需求的情况下,晶体振荡器的体积越大(V),其功耗也会随之增加(P)。对于那些对晶体振荡器体积无特殊要求的电子产品来说,在成本和可靠性方面较为经济的选择是采用49S或49SMD系列的晶体振荡器。这类晶体振荡器具有较大的体积尺寸(约5mm高×15mm宽),并且价格相对较低(约1.5~2元/个)。这些小型晶体振荡器常见于电脑主板、电视机及电话机等设备中使用。值得注意的是,在性价比逐渐降低的趋势下。
第八点:晶振输出模式(Frequency output mode)
在选择晶振元件时需考虑电路对晶振输出类型的特殊需求一般情况下会分为电平输出与差分输出两大类其中CMOS型式最为常见而差分型式的具体形式则包括LVPECL与LVDS等常见实例不同类别的输出型式之间不宜随意转换尤其是对于差分型式与普通型式的转换而言
其次, 晶振根据封装形式分为直插类(DIP)和贴片类(SMD)。
DIP型晶体管的特点是专为手工焊接设计,并不具备自动贴片的能力。通常情况下,在进行晶体管焊接前需依据PCB板厚度进行切割处理。这类产品的优点在于成本相对较低。其主要缺陷在于手工焊接过程中受温度、时间等因素的不可控影响较大(如焊接温度、持续时间等),可能导致晶体管损坏。
**目前性价比高的贴片类晶振(SMD)型号非常适合应用于高速自动化生产线中的SMT贴装设备安装。这些晶振不仅运行速度更快(相比传统贴装技术可提升25%),还特别适合在不同温度环境下工作(在±80℃范围内均能正常运行)。此外,在不同温度环境下表现更为稳定(即使环境温升至60℃仍能保持稳定工作),对温度变化的适应性更高。另外,在提升效率的同时还能够显著降低50%的人工成本投入,并且减少了70%的人为虚焊率的发生概率。
SMD类型的振动器主要包含无源型振动器和有源型振动器两大类别,在选择有源型振动器时,则需关注其工作电压以及输出波形等关键参数。若希望避免外部电容与无源型振动器负载电容的匹配问题,则可直接选用有源型振动器方案。
1、常用级晶体振荡器:它常用于成本相对较低且对晶体稳定性的要求不高的家用小型电器及其智能玩具类电子产品中。其工作频率波动范围通常为±30ppm,并能在-20℃至+70℃之间正常运行。
2、工业级晶体振荡器:其频率偏差通常在±10PPM至±20PPM之间;运行温度则限定在-20℃至+70℃或-40℃至+85℃之间。该晶体振荡器不仅具有良好的稳定性和抗震动性能,在工业控制系统中被普遍用于主控芯片;同时也在车载电子系统及各行业设备中发挥着重要作用;此外还广泛应用于医疗电子设备以及多种仪器仪表装置中以应对外界环境条件不稳定或较为恶劣的情况。
3、汽车级晶振:其频率偏差通常控制在正负10ppm的范围内。该设备的工作温度范围通常在-40摄氏度至+125摄氏度之间。总体性能与工业级振动器相当。具体来说,在靠近汽车发动机附近的控制面板对工作温度和抗震等级的要求更为严格。相比之下,在车载导航系统以及蓝牙等设备中的应用则相对宽松
**4、本品属于军工级晶振型号:其工作频率稳定度需达到±10PPM以内(含)及以上(例如精度可达±0.5PPM),正常工作环境温度限定于-40℃至+150℃之间。该产品具有极高的稳定性能(已达到军事级标准),主要用于军事用途下的各种设备控制系统,在常规使用场景下则会对每一只晶振进行长期稳定性和极端条件下的破坏性测试以确保产品的可靠性
