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时间与石英晶体保持一致

返回列表 来源:CEOB2B晶振平台 浏览:- 发布日期:2018-10-20 15:04:12【

时间是一种无法形容又触摸不到的,不能将其定义成某种东西或物质,因为看不见也感觉不到,然而却时时刻刻存在着。从古到今无数人都在歌颂时间的可贵,警示世人不要浪费时间,于是在千百年前就有了计量时间的工具,现代主要是通用手表或手机,确定时间“走”到了哪里。时间控制不了但却可以把控,利用每一分每一秒做自己想做,和有意义的事情。有一种东西存在于各种系统,设备的时钟系统里,让产品拥有了“生命”,这种东西叫做石英晶体,原料是大自然的矿石石英和水晶,后期主要是由人工培植。

阿尔伯特爱因斯坦说:“时间的唯一原因是一切都不会立即发生”(图1)。一贯只是假设他在发表评论时没有谈论同步的全球网络。

时间与石英晶体保持一致

如果事件必须同步发生,则时间比振荡器频率更重要。频率和产生“时序”的振荡器的准确度并不重要,只要它们都准确知道它的时间。另一方面,如果产生定时的石英晶体振荡器能使其自身与参考定时同步然后,产生时间的振荡器频率的准确性现在非常重要。该国际公认的时间标准是UTC(协调世界时),由维护美国国家标准与技术研究所,美国商务部的一个分支。

Telecoms基础设施中,各种级别的所需时序精度被定义为Stratum级别14。最准确的,因此主要参考源是Stratum 1,一个原子钟(通常是铯BeamHydrogen Maser)可将其频率保持在<1x10-11的终身精度。下一级,Stratum 2,其频率保持在每天<1x10-10的准确度,Stratum 3保持其频率精度<3.7x10-7每天。Stratum level 2采用精密OCXO(烤箱控制)实现Crystal Oscillator)使用SC切割水晶。层级3使用精确的TCXO温度补偿晶振)使用AT切割晶体。

那么这些稳定性如何与时间相关?一年是~365x24小时x60分钟x 60=31,536,000秒。如果保持时钟时间的振荡器具有1x10-6的精度每年(1x10-61ppm[百万分之一])然后时钟将每年增加(或失去)31.536秒。这使得原子上述示例中的时钟在20年的使用寿命内精确到0.006秒,OCXO晶振0.00009以内每天秒数,TCXO每天0.032秒。

然而,大多数对计时的引用都是指“时间”而不是数据同步特别是手表或钟表上显示的时间第一颗石英钟是由沃伦·马里森建造的和J.W.霍尔森于1927年在贝尔电话实验室工作。第一款商用腕表采用了石英晶体谐振器作为计时元素是由精工制造并推出的35SQ Astron手表,1969年的圣诞节(图2),零售价约为1250美元(约为小型车的价格)。这使用了8.192kHz X切割音叉水晶。

时间与石英晶体保持一致

所有不同的石英晶体切割都来自相同的培养石英棒,但切割不同角度与晶轴(图3)。它们各自具有不同的机械和电气特性为最终应用量身定制。AT Cut用于大多数有源晶体,尤其如此适用于精密TCXOSC Cut晶体主要用于OCXO

时间与石英晶体保持一致

X Cut音叉晶振(图4)用于'Time of Day'计时应用(腕表,国内时钟等)因其自然的低振荡频率,极低的工作功率要求而且低温度系数在25o左右C(图5)。

时间与石英晶体保持一致

特别是X Cut音叉晶体可以在32.768kHz处振荡,当进行数字分割时减少215,产生1秒方波,非常适合计时。同样的1秒方波可以通过将一个16.777216MHzAT Cut晶体振荡器除以224而产生的功率增加由于更高的频率和额外的分频器消耗可能超过X Cut100倍音叉晶体选项(不适合电池供电的应用)。

时间与石英晶体保持一致

由于计时涉及计数和划分选择的通常振荡器是门控皮尔斯(如中所述)“IC CRYSTAL OSCILLATOR CIRCUITS”这篇文章,但附加的限制是晶体驱动功率非常低(通常)用于电池应用的低Vdd电压。

典型的32.768K X Cut音叉晶体的ESR(等效串联电阻)为30kΩ至60kΩ,要求负载电容为6pF15pF(典型值为12.5pF),第一年的老化小于±3ppm,但更重要的是,最大晶振驱动电平为1μW。图6中的电路,使用Un-Buffered变频器将通过以下电路值提供可接受的性能。C1=10pFC2=22pFRlim=330kΩ,和Rf=22MΩ。Rextra可用于限制在切换期间由非缓冲变频器汲取的电流,aVdd=2V时,47kΩ的值应将电流消耗限制在~5μA

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晶振的品质好坏直接决定了使用的效果,但有时候匹配也是导致时间不准的重要因素,如遇32.768K晶振停振,不起振或者起振慢等问题,先要确定一下是什么原因导致,和匹配是否不合适,然后再联系供应的厂家协助。

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    【本文标签】:32.768K晶振 石英晶体 音叉时钟晶振
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