石英晶体谐振器(quartz crystal unit或 quartz crystal resonator,简写Xtal),又称石英晶体或晶振,

是利用石英晶体(又称水晶)的压电效应,用来产生高精度振荡频率的一种电子元件;在众多压电材料中,石英(水晶)的表现最为稳定。

*为何需要石英晶体谐振器?

在电子产品中,石英晶体谐振器相当于人体的心脏,而振荡频率就等同于人体的脉搏,有稳定的数据才有稳定的产品,因此在回路分析中,可以找出最稳定的匹配组合。

常见会影响振荡频率的原因为:1.石英晶体谐振器制程是否精密 2.石英晶体谐振器的温度范围 3.石英晶体谐振器跟电容的搭配

石英在不同温度下会有振荡频率的不同,在挑选石英晶体谐振器时,可先考虑产品使用环境的温度,以32.768kHz为例,最好的频率是落在25℃,若是未来产品使用是落在这个温度就会有最稳定的频率,若偏离25℃,频率就会往下递减(如图)
图片提供:Epson Toyocom
另外在PCB线路配置上,IC、电容、电阻、石英晶体谐振器不同的摆放方式也会产生不同的振荡结果,而EPSON原厂协助客户在设计的过程,透过回路分析服务,得到最好的搭配模式,一方面减少客户自行测试的时间成本,也降低产品量产后不起振的风险,因为事后电路变更是很麻烦的。

回路分析后,EPSON原厂会提供一份报告,重点有几个数据可以参考:
1.频率容许误差(Frequency Tolerance)
这是针对客户提供回路的设计做分析,而非针对石英晶体谐振器本身或温差引起的误差,不同的电子产品会要求不同的容许误差值,而EPSON原厂可以提供分析。
2.驱动功率(D.L. Driver Level)
石英晶体谐振器需要透过驱动功率起振,但是驱动功率大小会影响石英晶体谐振器的寿命。
3.负性阻抗(-R值)
负性阻抗(-R值)影响起振的难易度,阻抗越大越容易起振,一般的厂家基准是3倍,而EPSON原厂的基准是5倍。

*为何需要透过EPSON原厂做回路分析?
振荡频率的单位是ppm,误差值非常小,需要特别的实验室设备做检测,过去是在日本总公司做这项客户服务,自2008年6月EPSON原厂在台湾成立实验室,使用的仪器有:
测量微小电流的计数器、示波器、电流计、Selective Level Meter(当电流过小,示波器无法测量时使用)、原子钟(可以比OCXO等级的仪器更精准千倍)、主动式探棒、EPSON独有的非接触式量测技术...
如此高端的测量仪器,可为客户提供最精准的数据分析!


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