石英晶體諧振器(quartz crystal unit或 quartz crystal resonator,簡寫Xtal),又稱石英晶體或晶振,

是利用石英晶體(又稱水晶)的壓電效應,用來產生高精度振盪頻率的一種電子元件;在眾多壓電材料中,石英(水晶)的表現最為穩定。

*為何需要石英晶體諧振器?

在電子產品中,石英晶體諧振器相當於人體的心臟,而振盪頻率就等同於人體的脈搏,有穩定的數據才有穩定的產品,因此在迴路分析中,可以找出最穩定的匹配組合。

常見會影響振盪頻率的原因為:1.石英晶體諧振器製程是否精密 2.石英晶體諧振器的溫度範圍 3.石英晶體諧振器跟電容的搭配

石英在不同溫度下會有振盪頻率的不同,在挑選石英晶體諧振器時,可先考慮產品使用環境的溫度,以32.768kHz為例,最好的頻率是落在25℃,若是未來產品使用是落在這個溫度就會有最穩定的頻率,若偏離25℃,頻率就會往下遞減(如圖)
圖片提供:Epson Toyocom
另外在PCB線路配置上,IC、電容、電阻、石英晶體諧振器不同的擺放方式也會產生不同的振盪結果,而EPSON原廠協助客戶在設計的過程,透過迴路分析服務,得到最好的搭配模式,一方面減少客戶自行測試的時間成本,也降低產品量產後不起振的風險,因為事後電路變更是很麻煩的。

迴路分析後,EPSON原廠會提供一份報告,重點有幾個數據可以參考:
1.頻率容許誤差(Frequency Tolerance)
這是針對客戶提供迴路的設計做分析,而非針對石英晶體諧振器本身或溫差引起的誤差,不同的電子產品會要求不同的容許誤差值,而EPSON原廠可以提供分析。
2.驅動功率(D.L. Driver Level)
石英晶體諧振器需要透過驅動功率起振,但是驅動功率大小會影響石英晶體諧振器的壽命。
3.負性阻抗(-R值)
負性阻抗(-R值)影響起振的難易度,阻抗越大越容易起振,一般的廠家基準是3倍,而EPSON原廠的基準是5倍。

*為何需要透過EPSON原廠做迴路分析?
振盪頻率的單位是ppm,誤差值非常小,需要特別的實驗室設備做檢測,過去是在日本總公司做這項客戶服務,自2008年6月EPSON原廠在台灣成立實驗室,使用的儀器有:
測量微小電流的計數器、示波器、電流計、Selective Level Meter(當電流過小,示波器無法測量時使用)、原子鐘(可以比OCXO等級的儀器更精準千倍)、主動式探棒、EPSON獨有的非接觸式量測技術...
如此高端的測量儀器,可為客戶提供最精準的數據分析!


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