Các sản phẩm đồng hồ gần như có mặt khắp nơi và là một thành phần quan trọng của xã hội hiện đại. Thời gian chính xác đòi hỏi các thiết bị như tinh thể thạch anh có thể dao động ở tần số chính xác cũng như các mạch tích hợp (IC) điều khiển thiết bị. Các mô-đun đồng hồ được đóng gói thường chứa cả tinh thể và IC điều khiển. Dải tần số của mạch dao động điện tử thay đổi từ kilohertz (kHz) đến megahertz (MHz).
Tinh thể KHz có thể được bán riêng hoặc tích hợp vào các sản phẩm khác như bộ dao động tinh thể (CXO), bộ dao động tinh thể bù nhiệt độ kỹ thuật số (DTCXO) và đồng hồ thời gian thực (RTC).
Các yếu tố quyết định việc lựa chọn tinh thể kHz
Khi chọn tinh thể kHz cho các ứng dụng, kích thước và tần số mong muốn là những điều quan trọng nhất cần cân nhắc, nhưng các thông số khác cũng rất quan trọng để thiết kế các mạch phù hợp.
Điều này bao gồm:
Dung sai tần số, độ ổn định và lão hóa
Tải điện dung (CL)
Điện trở nối tiếp tương đương (ESR)
Cấp độ ổ đĩa (DL)
Nhiệt độ hoạt động
Tinh thể KHz thường có các yêu cầu đối với các mạch tích hợp dành riêng cho ứng dụng (ASIC), liệt kê các giá trị của các tham số bắt buộc. Thông tin ASIC có thể cung cấp điểm khởi đầu vững chắc cho việc thiết kế mạch. Xu hướng thu nhỏ các mạch điện tử có nghĩa là các nhà thiết kế cần chú ý hơn đến các yếu tố trên, vì kích thước và cách đóng gói dày đặc của các bộ phận có thể ảnh hưởng đến đặc tính và hiệu suất của tinh thể. Tuy nhiên, quy trình sản xuất quang khắc đảm bảo rằng việc thu nhỏ các mạch dao động tinh thể không ảnh hưởng đến các thông số cần thiết để chúng hoạt động hiệu quả.
Dung sai tần số, độ ổn định và lão hóa
Mặc dù các tinh thể xác định tần số cụ thể nhưng độ lệch tần số vẫn có thể xảy ra do ứng suất trong quá trình sản xuất hoặc biến dạng bề mặt trong quá trình vận hành hàng ngày. Độ lệch tần số có thể được tóm tắt bằng cách đánh giá ba thông số: dung sai tần số, độ ổn định tần số và độ lão hóa.
Dung sai tần số được định nghĩa là sự chênh lệch giữa tần số thực tế và tần số danh nghĩa của tinh thể ở +25 ° C. Độ ổn định tần số đề cập đến sự thay đổi tần số tối đa do nhiệt độ gây ra trong phạm vi nhiệt độ đã đặt. Để cải thiện độ chính xác của tinh thể, nên sử dụng kHz XO, có thể tính đến sự thay đổi tần số theo nhiệt độ (Hình 1) và thực hiện hiệu chuẩn tương ứng. Cuối cùng, lão hóa đề cập đến sự trôi đi của tần số theo thời gian. Niêm phong có thể làm giảm hiệu ứng lão hóa, nhưng có thể tăng kích thước.