居裡在1880年發現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台,在經過人類不斷地挖潛與開發,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後,更是有了石英晶體遠大的開闊與發展,壓電石英晶體,被制作成了石英晶體諧振器,
石英晶體俗稱水晶,是一種化學成分為二氧化矽(SiO2)的六角錐形結晶體,比較堅硬。它有三個相互垂直的軸,且各向異性:縱向 Z 軸稱為光軸,經過六棱柱棱線并垂直于 Z 軸的 X 軸稱為電軸,與 X 軸和 Z 軸同時垂直的 Y 軸(垂直于棱面)稱為機械軸。
石英晶體振蕩器是利用石英晶體(二氧化矽的結晶體)的壓電效應制成的一種諧振器件,它的基本構成大緻是:從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片(簡稱為晶片,它可以是正方形、矩形或圓形等),在它的兩個對應面上塗敷銀層作為電極,在每個電極上各焊一根引線接到管腳上,再加上封裝外殼就構成了石英晶體諧振器,簡稱為石英晶體或晶體、晶振。其産品一般用金屬外殼封裝,也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。
晶振還有一個更加優美的名字——芯片的心髒起搏器,由此可見他的重要性,今天我們就來介紹一個在晶振系列中,更加另類和特殊的一個規格——32.768K。
實時時鐘RTC 為什麼是32.768KHZ?
1.振蕩電路用于實時時鐘RTC,對于這種振蕩電路隻能用32.768KHZ 的晶體晶體被連接在OSC3 與OSC4 之間而且為了獲得穩定的頻率必須外加兩個帶外部電阻的電容以構成振蕩電路。
2.原因32.768KHZ的晶振産生的振蕩信号經過石英鐘内部分頻器進行15次分頻後得到1HZ秒信号,即秒針每秒中走一下,石英鐘内部分頻器隻能進行15次分頻,要是換成别的頻率的晶振,15次分頻後就不是1HZ的秒信号,鐘就不準了。
32.768K=32768=2的15次方,數據轉換比較方便、精确。
電子表的基本部分由電子元件構成:
電子表内都有一個振蕩頻率十分穩定的石英振子, 油門電路産生一個很穩定的振蕩頻率,一般是32.768KHz。再經過電子分頻器15次分頻後,得到秒脈沖。秒脈沖送到步進電機,每秒鐘推動步進電機動一 次。顯示儀表中,看測量什麼了。例如數字頻率計中,先将被測信号變成脈沖,再用一個門電路來控制“閘門”開啟時間,例如每開1秒鐘就關閉,用來計算1秒鐘 内進入的信号的脈沖數,從而得到頻率值。對頻率比較低的信号,也可以讓“閘門”開啟10秒鐘計算脈沖數,得到更準的信号頻率。對頻率更高的信号,也可每計 算其0.1秒、0.01秒時間内的脈沖數,即用不同的量程檔來進行測量。數字儀表中隻要用了存儲器,每次測量結果就能在存儲器中暫存,直到下一次測量才由 新的數據替代。這們即使停電後,數據也能保存。就像電腦一樣,停電後數據并不會丢失。電子表是内部裝配有電子元件的表,數碼萬年曆一 般分液晶顯示數字式和石英指針式兩種。戴電子表的人一定都為它的方便和準确性好而感到高興。它不但能顯示時間,而且能顯示星期和日期。一提到時鐘,大家一 定會想起振動。機械表利用的是機械振動,電子表當然是利用電學振蕩晶體管擺輪鐘 以幹電池為能源,用晶體管作為開關,擺輪遊絲為振蕩系統,統一機芯為J1型,外形與普通鬧鐘一樣。
晶體鬧鐘與晶體管擺輪鐘一樣性能,加上一個由電能供給的鬧鐘裝置。晶體管擺鐘 用電子電路控制擺作為振蕩元件,外形與機械擺鐘相似。石英鐘 用“石英晶體”作為振蕩器,通過電子分頻去控制馬達運轉,帶動指針。走時精度很高。品種有台鐘、挂鐘、日曆鐘、鬧鐘、音樂鐘、落地鐘,也有汽車鐘、艦船 鐘、天文鐘等各種技術用鐘。數顯鐘也用石英晶體作為振蕩器,直接用發光管或液晶顯示時間,不用機械傳動。具有時、分、秒、日曆、周曆、月曆等多種功能。電 子表 以電池為能源代替發條,不用手上弦,有多種結構,外形同機械手表,統稱電子手表,根據結構形式與發明的先後,電子表分為四代。第一代是擺輪遊絲電子手表, 是以擺輪遊絲作為振蕩器,以微型電池為能源,通過電子線路驅動擺輪工作。
時鐘晶振32.768KHz為什麼是15分頻?
實時時鐘晶振為什麼選擇是32768Hz的晶振,在百度上搜索的話大部分的答案都是說2的15次方是32768,使用這個頻率的晶振,人們可以很容易的通過分頻電路得到1Hz的計時脈沖。但是話又說回來了,2的整數次方很多為什麼偏偏選擇15呢?
以下是關于時鐘晶振頻率選擇所需要考慮的幾點:
1.頻度越高計時精度越高,誤差越小。
2.由于各種原因,每個晶振的實際頻率與其标稱頻率之間也存在偏差。
3.晶振的工作環境對晶振的頻率也有影響,用晶振的頻率穩定度來表示不同晶振受環境影響的大小,其單位是ppm(百萬分之一)
4.通常工作頻率越高,單片機等數字電路的功耗越大,32.768KHz這個頻率比較低,對降低電路功耗有利。
綜上32768Hz應該是取第1和第4點的折中選擇!
32.768khz晶振應該接多大的電容
32.768HZ晶振兩端最好加入12.5PF或15PF的電容,理由如下:
(1)因為32.768KHz晶振本身的電容一般為12.5pF,都沒有極性之分,兩邊的電容具體參數要根據電路設計來匹配的,淘寶買一般的晶振振蕩電路都是在一個反相放大器(注意是放大器不是反相器)的兩端接入晶振,再有兩個電容分别接到晶振的兩端,每個電容的另一端再接到地,這兩個電容串聯的容量值就應該等于負載電容,注意一般IC的引腳都有等效輸入電容,這個不能忽略。
(2)一般的晶振的負載電容為15p或12.5p ,這與兩端相同,如果再考慮元件引腳的等效輸入電容,則兩個22p的電容構成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇。
32768晶振誤差有多大?
晶振的誤差用PPM(百萬分之一)來表示,誤差由三部分構成:出廠誤差,溫度漂移,以及年老化率。
出廠誤差:一般是出廠前篩選控制一個範圍出來,比如±10PPM;
溫度漂移:如圖,32768晶振有個典型的溫度曲線;
年老化率:這個是很容易被忽視的參數,但是關系到産品使用的壽命,比如RF通信中如果使用劣質晶振、随時間漂移較大,幾年後可能就通信不上了(特别是窄帶通信)。
這裡也提到另外一個問題,就是前面圖中負載電容部分使用的2個電容CD和CG,通過微調這2個電容,可以微調晶振的頻率。在要求高的設計中,一般建議采用性能最穩定C0G (EIA标準,美國電工協會)或者NP0(美國軍用标準MIL)材質。
音叉型水晶振動子标準品(32.768Khz圓柱體型晶振)使用上的注意事項
1. 耐沖擊性
施加了過大的沖擊後,會引起特性的惡化或不發振。
充分注意不要發生落下。另外,盡可能在無沖擊的條件下使用。
自動焊接或條件變更時,在使用前應充分确認一下。
2. 耐熱性、耐濕性
在高溫或低溫或高濕度條件下長時間的使用及保管,會引起振動子的惡化。盡可能在常溫、常濕條件下使用、保管。
3. 焊錫耐熱性
标準型的振動子使用178℃熔點的焊錫。振動子内部的溫度超過150℃,會引起制品特性的惡化或不發振。
要在超過上面溫度的條件進行組裝時,是否改用耐熱制品或SMD振動子。
使用流動焊錫焊接時,請貴公司充分确認或與我公司聯絡。
焊接條件,引線部,280℃以下5秒以内或260℃以下10秒以内。
且,請不要在引線根部直接焊接。是造成特性惡化的原因。
4. 印刷電路闆的組裝方法
音叉型振動子橫向倒放時,請充分固定到電路闆上。特别是振動的部位,如圖所示在電路闆與振動子間放入緩沖材料,或用彈力較好的接着劑(矽膠等)進行固定。另外,請避免在底座玻璃部塗布接着劑。
振動子直立使用時,振動子與電路闆間隔開DT-38型3mm以上,DT-26型2mm以上。
5. 引線加工
要進行引線切斷時,應對切斷刀進行充分整備。
引線加工時,或引線彎曲修正時,對引線根部施加過大的力,會引起底座玻璃裂縫,或對壓入部施加過大的力,注意會引起漏氣不良。另外,引線根部應留0.5mm以上的直線引線部分。
6. 超音波洗淨及超音波焊着
由于是内部的水晶片諧振,造成不發振的原因,因此不能保證能否進行超音波焊着。
關于超音波洗淨,請貴公司确認。
7. 激振标準
振動子在過大的激振标準上使用後,會引起特性惡化或不發振。
對于此種振動子,我公司建議在1.0μW以下使用。上,不能保證在2.0μW以上使用
32768晶振常用封裝有哪些?
32.768K的頻段是我們所常聽見的,普遍用于時鐘信号源,那麼你知道現在32.768K晶振最常用的封裝是哪一種嗎?3.2*1.5mm已然成為了工程師們的不二之選。
日系品牌系列:
愛普生晶振品牌:型号:FC-135
FC-135主要特性:
• 頻率:32.768KHz。
• 存儲溫度範圍:-55°C到 125°C
• 工作溫度範圍:-40°C到 85°C
• 頻率容差:±20 x 10-6
• 負載電容(CL):7pF,9pF,12.5pF
• 等效串聯電阻(ESR):最大70KΩ
• 封裝尺寸:3.2 x 1.5mm
NDK晶振品牌,型号:NX3215SA
NX3215SA主要特點
• 頻率:32.768KHz。
• 存儲溫度範圍:-40°C到 85°C
• 工作溫度範圍:-40°C到 85°C
• 頻率容差:±20 x 10-6
• 負載電容(CL):6pF,9pF,12.5pF
• 等效串聯電阻(ESR):最大70KΩ
• 封裝尺寸:3.2 x 1.5mm
KDS晶振品牌,型号:DST310S
DST310S主要特點:
• 頻率:32.768KHz。
• 存儲溫度範圍:-40°C到 85°C
• 工作溫度範圍:-40°C到 85°C
• 頻率容差:±20 x 10-6
• 負載電容(CL):7pF,9pF,12.5pF
• 等效串聯電阻(ESR):最大80KΩ
• 封裝尺寸:3.2 x 1.5mm
精工晶振品牌,型号:SC-32S
SC-32S主要特點:
• 頻率:32.768KHz。
• 存儲溫度範圍:-55°C到 125°C
• 工作溫度範圍:-40°C到 85°C
• 頻率容差:±20 x 10-6
• 負載電容(CL):6PF, 7pF,9pF,12.5pF
• 等效串聯電阻(ESR):最大70KΩ
• 封裝尺寸:3.2 x 1.5mm
kyocera京瓷晶振品牌,型号:ST3215SB
ST3215SB主要特點:
• 頻率:32.768KHz。
• 存儲溫度範圍:-55°C到 85°C
• 工作溫度範圍:-40°C到 85°C
• 頻率容差:±20 x 10-6
• 負載電容(CL):4PF, 5PF. 6PF, 7pF,9pF,12.5pF
• 等效串聯電阻(ESR):最大70KΩ
• 封裝尺寸:3.2 x 1.5mm
西鐵城晶振品牌:型号:CM315
CM315D主要特點:
• 頻率:32.768KHz。
• 存儲溫度範圍:-55°C到 125°C
• 工作溫度範圍:-40°C到 85°C
• 頻率容差:±5PPM ±10PPM ±20PPM
• 負載電容(CL):6PF,7pF,9pF,12.5pF
• 等效串聯電阻(ESR):最大70KΩ
• 封裝尺寸:3.2 x 1.5mm
大河RIVER晶振品牌,型号:TFX-02S
TFX-02S主要特點:
• 頻率:32.768KHz。
• 存儲溫度範圍:-55°C到 85°C
• 工作溫度範圍:-20°C到 70°C -40°C到 85°C -40°C到 105°C
• 頻率容差:±10 ±20 ±30 ±50
• 負載電容(CL):7pF,9pF,12.5pF
• 等效串聯電阻(ESR):最大70KΩ
• 封裝尺寸:3.2 x 1.5mm
台系品牌系列:
TXC晶振品牌, 型号:9HT10
9HT10主要特點:
• 頻率:32.768KHz。
• 存儲溫度範圍:-55°C到 125°C
• 工作溫度範圍:-40°C到 85°C
• 頻率容差:±20 x 10-6
• 負載電容(CL):7pF,9pF,12.5pF
• 等效串聯電阻(ESR):最大70KΩ
• 封裝尺寸:3.2 x 1.5mm
紅星晶振品牌,型号:ETST
ETST主要特點:
• 頻率:32.768KHz。
• 存儲溫度範圍:-55°C到 125°C
• 工作溫度範圍:-40°C到 85°C
• 頻率容差:±20 x 10-6
• 負載電容(CL):7pF,9pF,12.5pF
• 等效串聯電阻(ESR):最大70KΩ
• 封裝尺寸:3.2 x 1.5mm
希華晶振品牌,型号:SF-3215
SF-3215主要特點:
• 頻率:32.768KHz。
• 存儲溫度範圍:-55°C到 125°C
• 工作溫度範圍:-40°C到 85°C
• 頻率容差:±20 x 10-6
• 負載電容(CL):6PF,7pF,9pF,12.5pF
• 等效串聯電阻(ESR):最大70KΩ
• 封裝尺寸:3.2 x 1.5mm
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