石英鐘走時(shí)準(zhǔn)、耗電省、經(jīng)久耐用為其大優(yōu)點(diǎn)。不論是老式石英鐘或是新式多功能石英鐘都是以石英晶體振蕩器為核心電路,其頻率精度決定了電子鐘表的走時(shí)精度。其中V1和V2構(gòu)成CMOS反相器石英晶體Q與振蕩電容C1及微調(diào)電容C2構(gòu)成振蕩系統(tǒng),這里石英晶體相當(dāng)于電感。振蕩系統(tǒng)的元件參數(shù)確定了振頻率。一般Q、C1及C2均為外接元件。另外R1為反饋電阻,R2為振蕩的穩(wěn)定電阻,它們都集成在電路內(nèi)部。故無法通過改變C1或C2的數(shù)值來調(diào)整走時(shí)精度。但此時(shí)仍可用加接一只電容C有方法,來改變振蕩系統(tǒng)參數(shù),以調(diào)整走時(shí)精度。根據(jù)電子鐘表走時(shí)的快慢,調(diào)整電容有兩種接法:若走時(shí)偏快,則可在石英晶體兩端并接電容C。此時(shí)系統(tǒng)總電容加大,振蕩頻率變低,走時(shí)減慢。若走時(shí)偏慢,則可在晶體支路中串接電容C。此時(shí)系統(tǒng)的總電容減小,振蕩頻率變高,走時(shí)增快。只要經(jīng)過耐心的反復(fù)試驗(yàn),就可以調(diào)整走時(shí)精度。因此,晶振可用于時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器。
晶體振蕩器的主要特性之一是工作溫度內(nèi)的穩(wěn)定性,它是決定振蕩器價(jià)格的重要因素。穩(wěn)定性愈高或溫度范圍愈寬,器件的價(jià)格亦愈高。工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的-40~ 75℃這個(gè)范圍往往只是出于設(shè)計(jì)者們的習(xí)慣,倘若-30~ 70℃已經(jīng)夠用,那么就不必去追求更寬的溫度范圍。設(shè)計(jì)工程師要慎密決定特定應(yīng)用的實(shí)際需要,然后規(guī)定振蕩器的穩(wěn)定度。指標(biāo)過高意味著花錢愈多。晶體老化是造成頻率變化的又一重要因素。根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)品的預(yù)期壽命不同,有多種方法可以減弱這種影響。晶體老化會(huì)使輸出頻率按照對(duì)數(shù)曲線發(fā)生變化,也就是說在產(chǎn)品使用的年,這種現(xiàn)象才為顯著。例如,使用10年以上的晶體,其老化速度大約是年的3倍。采用特殊的晶體加工工藝可以改善這種情況,也可以采用調(diào)節(jié)的辦法解決,比如,可以在控制引腳上施加電壓(即增加電壓控制功能)等。
如何防止晶振出現(xiàn)不良現(xiàn)象,現(xiàn)在介紹嚴(yán)格按照技術(shù)要求的規(guī)定,對(duì)晶振組件進(jìn)行檢漏試驗(yàn)以檢查其密封性,具體如下:
1、壓封工序是將調(diào)好的諧振件在保護(hù)中與外殼封裝起來,以穩(wěn)定石英晶體諧振器的電氣性能。在此工序應(yīng)保持送料倉(cāng)、壓封倉(cāng)和出料倉(cāng)干凈,壓封倉(cāng)要連續(xù)沖,并在壓封過程中注意焊頭磨損情況及模具位置,電壓、氣壓和流量是否正常,否則及時(shí)處理。其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為:無傷痕、毛刺、頂坑、彎腿,壓印對(duì)稱不可歪斜。
2、由于石英晶體是被動(dòng)組件,它是由IC提供適當(dāng)?shù)募?lì)功率而正常工作的,因此,當(dāng)激勵(lì)功率過低時(shí),石英晶振不易起振,過高時(shí),便形成過激勵(lì),使石英芯片破損,引起停振。所以,應(yīng)提供適當(dāng)?shù)募?lì)功率。另外,有功負(fù)載會(huì)消耗一定的功率,從而降低晶體Q值,從而使晶體的穩(wěn)定性下降,容易受周邊有源組件影響,處于不穩(wěn)定狀態(tài),出現(xiàn)時(shí)振時(shí)不振現(xiàn)象,所以,外加有功負(fù)載時(shí),應(yīng)匹配一個(gè)比較合適有功負(fù)載。
3、控制好剪腳和焊錫工序,并保證基座絕緣性能和引腳質(zhì)量,引腳鍍層光亮均勻無麻面,無變形、裂痕、變色、劃傷、污跡及鍍層剝落。為了更好地防止單漏,可以在晶體下加一個(gè)絕緣墊片。
4、當(dāng)晶體產(chǎn)生頻率漂移而且超出頻差范圍時(shí),應(yīng)檢查是否匹配了合適的負(fù)載電容,可以通過調(diào)節(jié)晶體的負(fù)載電容來解決。
石英晶體,有天然的也有人造的,是一種重要的壓電晶體材料。石英晶體本身并非振蕩器,它只有借助于有源激勵(lì)和無源電抗網(wǎng)絡(luò)方可產(chǎn)生振蕩。SPXO主要是由品質(zhì)因數(shù)(Q)很高的晶體諧振器(即晶體振子)與反饋式振蕩電路組成的。石英晶體振子是振蕩器中的重要元件,晶體的頻率(基頻或n次諧波頻率)及其溫度特性在很大程度上取決于其切割取向。石英晶體諧振器的基本結(jié)構(gòu)、(金屬殼)封裝及其等效電路。只要在晶體振子板極上施加交變電壓,就會(huì)使晶片產(chǎn)生機(jī)械變形振動(dòng),此現(xiàn)象即所謂逆壓電效應(yīng)。當(dāng)外加電壓頻率等于晶體諧振器的固有頻率時(shí),就會(huì)發(fā)生壓電諧振,從而導(dǎo)致機(jī)械變形的振幅突然增大。