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    晶振選型需要注意哪些事項?

    晶振根據頻點、頻差、負載、有源無源、封裝、尺寸等多項參數的差異,可以分為成千上萬種,的確令人眼花繚亂。那么,在晶振選型方面,我們首先需要注意什么呢?首先是晶振電氣參數的選擇,晶諾威科技歸納如下八點,僅供參考:

    第一點:晶振的頻率(Frequency)

    如果PCBA上的芯片設計方案已經確定,則必須選擇與之相配的頻率晶振,否則將導致系統不工作。

     

    第二點:負載電容(CL)

    首先確認選擇的是無源晶振,那么要根據芯片方案所需晶振負載參數,選擇對應負載電容參數的晶振。若負載電容選擇錯誤,會導致晶振輸出頻率嚴重偏移目標頻率,容易造成系統開機不良。

     

    第三點:頻差范圍(Frequency Tolerance)

    確認電子產品對晶振輸出頻率精度的要求。晶振的頻差范圍一般在±10PPM~±30PPM。電子產品若對晶振頻率有高要求,建議選擇±10PPM及以上晶振產品,如藍牙,WIFI設備。

     

    第四點:抗電磁干擾性( Anti-EMI)

    若電路板上雜散信號過多,無源晶振的頻率穩定性會受到不同程度的非規律性的干擾。為了避免造成電子產品系統紊亂,建議選擇有源晶振。

     

    第五點:對功耗的需求 (low-power consumption)

    如果晶振應用在對低功耗有較高要求的電子產品,比如需要通過電池作為電源的智能穿戴,藍牙耳機、手機等,建議選擇小體積、低功耗且精度較高的晶振。

     

    第六點:對溫度的需求(Temperature)

    一般晶振的溫度工作范圍為:-20℃~+70℃,若電子產品需要容忍更加大程度的溫度變化,建議選擇溫度范圍為-40℃~+85℃的寬溫晶振,或專門定制溫度范圍更寬的晶振產品。溫度變化范圍超出晶振容忍范圍,晶振工作時容易發生頻率偏移導致不起振現象,造成電子產品無法正常工作。

     

    第七點:對體積及尺寸有要求(Size)

    一般情況下,晶振體積越大,功耗也會越大。如果電子產品對晶振體積沒有要求,則可以選擇49S、49SMD系列晶振,該類晶振的特點是體積大,價格相對低,常用在如電腦主板,電視機、電話機等電子產品上。另外,關于圓柱體晶振,鑒于在性價比方面日漸下降,該類產品已經呈現快速退出應用市場的趨勢。

     

    第八點:晶振輸出模式(Frequency output mode)

    在選用晶振時,要考慮到電路需要的晶振輸出類型,一般分電平輸出和差分輸出兩種類型。電平輸出:CMOS是最常用的一種輸出類型,而差分輸出:LVPECL和LVDS則屬于常見的差分輸出類型。不同的輸出類型之間可不隨便變換,特別是差分晶振與普通晶振。

     

    其次, 晶振根據封裝形式分為直插類(DIP)和貼片類(SMD)。

    直插類晶振(DIP)產品的特點是專門用于手焊,無法實現SMT自動貼片。在大部分情況下,在手焊之前,需要根據PCB板的厚度對晶振進行剪腿加工工序。該類產品的優勢是價格相對低一些。缺點是手焊過程受人為不可控因素居多(如焊接溫度、焊接時間等),容易造成晶振人為破壞導致不良。

     

    貼片類晶振(SMD)目前性價比較高,適合SMT產線自動貼片,貼片晶振性能相對更加穩定,對外界溫度變化容忍性更強。另外,SMT貼片不僅速度快,大大減少人工成本,也大大避免了因人工造成虛焊的可能性。

     

    貼片類晶振(SMD)又分為無源晶振和有源晶振兩大類,如果想省去外接電容與無源晶振負載電容的匹配問題,推薦直接采用有源晶振方案,有源晶振則需要注意工作電壓和輸出波形這兩項電氣參數。

     

    附 :根據應用領域對晶振的級別需求,也可以這樣選型:

    1、民用級晶振:通常應用在對成本較敏感且對晶振穩定性要求不太高的小家電、智能玩具類電子產品上,晶振的頻差范圍一般在±30PPM,工作溫度范為-20℃~+70℃。

     

    2、工業級晶振:晶振的頻差范圍一般為±10PPM~±20PPM,工作溫度范圍為-20℃~+70℃或-40℃~+85℃。晶振需要較好的穩定性及防震性,廣泛應用于工業控制板,汽車電子設備,醫療設備,各種儀器儀表等一些容易受到外部環境不穩定性、相對惡劣或者難以定位工作環境的電子產品中。

     

    3、汽車級晶振:晶振的頻差范圍一般為±10PPM,工作溫度范圍為-40℃~+125℃,其主要性能跟工業級晶振差不多,區別在于接近汽車發動機附近的控制板對工作溫度及防震級別要求更嚴苛。而車載導航,藍牙等要求則相對沒那么嚴苛,晶振的頻差范圍一般為±10PPM,工作溫度范圍為-20℃~+70℃。

     

    4、軍工級晶振:要求晶振的頻差范圍在±10PPM以內或更高,比如±0.5PPM,工作溫度范圍為-40℃~+150℃,穩定性要求極高,要求達到軍工GJB實戰現場使用標準,主要應用于各類武器及軍用設備控制系統中。大部分情況下為了保證質量,每個晶振都要進行長時間的可靠性測試甚至極限的破壞性測試。

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