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晶振——数字电路的心脏(含知名研发、生产厂家)

 匠心独云 2017-06-12


晶振概述

我们常说的晶振,实际上是通过切割设备将人工培养的水晶进行薄片切割而得到的,水晶的人工培养主要跟生长环境有关系,目前市面上品质较好的是俄罗斯生长的水晶。


图1 水晶棒实物图


之所以说晶振是数字电路的心脏,就是因为所有的数字电路都需要一个稳定的工作时钟信号,最常见的就是用晶振来解决,可以说只要有数字电路的地方就可以见到晶振。


我们常说的晶振,包含两种,一种需要加驱动电路才能产生频率信号,这类晶振叫晶振谐振器,比如常见的49S封装、两脚封装的SMD3225 5032、少量四脚SMD封装。一种不用加驱动电路,只需要加上电压信号,就能够产生频率信号,这种叫做晶振振荡器,基本上都是4脚封装,含有电源引脚、地引脚、频率输出引脚等。


晶振的主要参数选择

这里我们主要针对晶振谐振器。一般晶振的主要参数有,核心频率、工作温度、精度值、等效串联阻抗、匹配电容、封装形式等等。

图1 晶振等效电路


晶振的核心频率,一般核心频率的选择取决于频率需求元件的要求,比如时钟芯片就需要32.768KHz的晶振,MCU一般是一个范围,基本上从4M到几十M都有。


晶振的工作温度,之所以把工作温度单独拿出来,主要是由于晶振是个物理的器件,工作温度与价格是成正比,工作温度要求越高,价格越高,所以选择晶振时也需要重点考虑工作温度。


晶振的精度值,精度一般常见的有0.5ppm、±5ppm、±10ppm、±20ppm、±50ppm等等。其中0,5ppm国内的目前只有通过数字补偿的才能做到,国外的有在3225甚至2016上实现高精度。精度的选择一般要参考频率需求器件对精度的要求。比如高精度的时钟芯片一般在±5ppm以内,普通的应用都选择在±20ppm左右。


晶振的等效串联阻抗,这个参数主要是与驱动能力有关系,也就是说跟驱动电流有关系。等效电阻小则需要的驱动电流就小。对外部驱动电路的适应能力就越高。


晶振的匹配电容,通过改变匹配电容的参数值,可以改变晶振的核心频率,也就是说可以通过调整晶振的匹配电容来对精度做微调。这也是目前国内做高精度温补晶振的主要办法。


晶振的封装形式,目前晶振的封装形式是多样的,用户需要根据自己的实际情况来进行选择,主要是根据板子的空间,加工方式,成本等等方面来考虑。


晶振的常见注意事项

一般来说,晶振是一个系统的核心器件。晶振的好坏直接关系整个系统的稳定性。需要注意的主要有以下几点。


与加工工艺有关系的有以下两个方面,一个是过高温的回流焊,由于晶振是个物理器件,在过回流焊的时候高温可能会对晶振的频率造成一定的影响,偏离核心频率,这个在使用K级别晶振的时候需要特别注意。一个是清洗流程中的超声波清洗,这个主要是超声波频率如果落在晶振的工作频率上就可能引起晶振的共振,导致晶振内部的晶片碎掉,出现不良。


通常应用上需要注意的是让晶振工作在稳定状态,很多出现晶振失效的情况都是晶振长期工作在过驱动或者是欠驱动状态,这个可以通过查看晶振的输出引脚波形可以分析。过驱动可能导致晶振达不到正常的使用寿命,欠驱动可能导致晶振的抗干扰能力减弱,系统常常无故丢时钟。


晶振的抗干扰设计,由于晶振是个小信号器件,很容易受到外部的干扰,从而导致系统时钟出现问题。这块主要从两个方面处理,一个是layout上注意晶振时钟信号的处理,常用的是包地处理。一个是对板上其他频率器件的处理,这个就需要做好不同频率间的隔离处理。


目前我国也出现了大批晶振厂家,引进了国外的先进生产设备,实现了自主研发、生产。

日本


1、爱普生有限公司(Epson Toyocom)


总部:日本

主营:石英晶体、高温多晶硅

官网:http://www.

2、京瓷株式会社(Kyocera Kinseki)


总部:日本

主营:晶体振荡器、声表面波滤波器等表面安装式陶瓷封装

官网:http://www.

3、日本电波工业株式会社(NDK)


总部:日本

主营:晶体谐振器、钟用晶体振荡器、声表面波器件等

官网:http://www./cn

4、大真空株式会社(KDS)



总部:日本

主营:晶振、晶体谐振器、晶体光学部件

官网:http://www.

5、西铁城(Citizen)


总部:日本

主营:钟用晶体振荡器

官网:http://www.

6、东京电波株式会社(TEW)


总部:日本

主营:石英晶体

官网:http://www.

7、大河晶振科技有限公司(RIVER)


总部:日本

主营:晶体、晶振

官网:http://www.

8、村田制作所(Murata)


总部:日本

主营:陶瓷振荡器、石英晶体振荡器

官网:http://www.



台湾

1、台湾晶技股份有限公司


总部:台湾

主营:石英晶体谐振器及振荡器

官网:http://www.


2、加高电子股份有限公司(HELE)


总部:台湾

主营:石英晶体、晶体振荡器

官网:http://www.

3、鸿星(Hosonic)

总部:台湾

主营:专业从事频率控制元件生产和销售的企业,跻身于世界石英频率元器件产业前列。

官网:http://www.

4、台湾嘉硕科技股份有限公司(TAISAW)

总部:台湾

主营:表面声波元件、石英晶体元器件等

官网:http://www.

5、希华晶体科技(SIWARD)


总部:台湾

主营:人工水晶、石英晶体、晶体振荡器、滤波器等

官网:http://www.

6、泰艺电子股份有限公司(Titian)


总部:台湾

主营:石英振荡器、压控/温补石英振荡器

官网:http://www.

7、友桂


总部:台湾

主营:专业从事石英晶体元器件的开发、生产和销售。

官网:http://www./


8、安碁科技


总部:台湾

简介:安碁科技成立于1990年,为专业的石英组件制造公司。公司主要从事石英组件产品的研发、制造及销售。产品包括石英晶体,石英晶体振荡器,以及压控石英晶体振荡器系列。产品广泛的应用在通讯,计算机,汽车,工业,家用及个人消费性电子等产品。公司的经营及研发团队皆为相关领域的精英,并有着数十年专业经验和技能且训练精良。

主营:石英晶体谐振器

官网:www.aker.com.tw


中国


1、广东惠伦晶体科技股份有限公司


总部:广东

主营:石英晶体谐振器、石英晶体振荡器

官网:http://www./

2、中电熊猫晶体科技有限公司(CEC)


总部:南京

主营:石英晶体谐振器、振荡器、滤波器等

官网:http://www.

3、晶源电子(同方国芯电子股份有限公司旗下)


总部:河北

主营:压电石英晶振、振荡器

官网:http://www./

4、湖北泰晶电子科技股份有限公司


总部:湖北随州

主营:音叉晶体谐振器、高频晶体

官网:http://www./

5、浙江东晶电子股份有限公司


总部:浙江

主营:石英晶体、石英晶体振荡器

官网:http://www./

6、应达利电子有限公司


总部:香港

主营:石英晶体谐振器及振荡器

官网:http://www.

7、金华市创捷电子有限公司


总部:浙江

主营:石英晶体谐振器

官网:http://www./

8、汇隆电子(金华)有限公司


总部:浙江

主营:石英晶体谐振器、石英晶体振荡器

官网:http://www./

9、长兴电子有限公司


总部:福建

主营:石英晶体谐振器及振荡器

官网:http://www.

10、北京康特电子股份有限公司


总部:北京

主营:石英晶体谐振器、石英晶体振荡器

官网:http://www./

11、深圳市晶峰科技开发有限公司


总部:深圳

主营:石英晶体谐振器、滤波器、及多功能振荡器

官网:http://www.

12、深圳市晶鹏源电子有限公司


总部:深圳

主营:石英晶体谐振器,振荡器,钟振系列

官网:http://www.


13、深圳市星通时频电子有限公司


总部:深圳

主营:专业研发、生产、销售系列石英晶体谐振器和石英晶体振荡器。

官网:www.sctf-crystal.com

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