工作环境的温度变化对晶振有两个方面的直接影响,一是频率,二是电阻。这两个参数都是晶振的关键电气参数。
首先,晶振都有“温漂”现象,这是石英晶体本身的物理特性所决定。晶振工厂主要是通过改变石英晶片切型方式及后期对石英晶片的再加工技术,来尽可能降低“温漂”对晶振频率的影响。晶振的应用基本原理是,其实际输出频率的变化必须控制在芯片允许范围之内。若晶振频率超出芯片捕捉范围,即使晶振仍在振动,但因频率已经严重偏差,所以会造成设备出现通讯故障等问题。
针对晶振的电阻,这主要体现在晶振制程方面。如果晶振制程不达标,主要体现在制程管理(人员)及制程水平(设备及工厂洁净度等)方面,则容易造成晶振电阻在低温区或高温区出现“电阻跳变”现象,具体变现为电阻阻值在某个温度突然变大,直接导致晶振停振。晶振停振意味着芯片失去了时钟信号,数字电路也就意味着紊乱,就正如繁忙的十字路口的交通灯突然的断电。
因此,若电子设备对温度环境有较为严格的要求,比如:
常见晶振工作低温区:
-20℃、-30℃、-40℃
常见晶振工作高温区:
+70℃、+85℃、+105℃
我们需要选择符合这些温度指标的晶振产品。工作温度在-40℃~+85℃/+105℃之间的晶振产品则被称之为宽温晶振。真正的宽温晶振在其指定工作温度范围内频率稳定且频率精度不会超差,当然更不会停振,这是对电子设备在指定温度区间稳定工作的有力保障。
如果保证晶振或设备可以在宽温环境下品质合格呢?这个问题其实很简单:
一、针对电子设备在高低温环境下进行功能验证。
二、针对晶振单体进行温测实验,获取客观的测试数据。
附针对某晶振温测数据如下:
- 常温数据:
- 温测数据(红色文字为测得晶振已发生电阻跳变不良):
- 温测曲线1:
- 温测曲线2: