32.768KHz晶振如何实现高精度时钟信号输出?

32.768KHz晶振如何实现高精度时钟信号输出?

(有源晶体振荡器OSC3225 32.768KHz)

音叉型32.768KHz晶体频率温度曲线为二次抛物线,随着工作温度偏离常温25℃,温漂也随之变大,-10℃~+60℃其温漂达到将近±50ppm,如按工业级-40℃~+85℃计算,温漂高达 ±151ppm,难以适应工业级工作温度范围的电子产品。

32.768KHz晶振如何实现高精度时钟信号输出?

(音叉型32.768KHz晶体频率温度曲线为二次抛物线)

如果能将晶片切型改为AT切,那么工业级温度频差控制在±30ppm以内将不成问题。

32.768KHz晶振如何实现高精度时钟信号输出?

(AT切晶体频率温度曲线呈躺着的”S”型曲线)

AT切晶体频率温度曲线为三次曲线,呈躺着的”S”型曲线,随着温度的变化,温漂呈”S”型轨迹变化,大致在-10℃和+60℃时,有两个“拐点”,即温漂又会反方向拐回来。

32.768KHz晶振如何实现高精度时钟信号输出?当环境温度大于25℃时,晶振的频率偏差先减小后增大,当到达最高工作温度时,频率偏差来到正的最大值;

32.768KHz晶振如何实现高精度时钟信号输出?当环境温度小于25℃时,晶振的频率偏差先增大后减小,当到达最低工作温度时,频率偏差来到负的最小值。

因此,只要控制好晶片的切角在一定的公差范围内,那么保证两个拐点温漂在-40℃~85℃时不超过±30ppm就可以实现。

AT切的石英晶体,它的频率偏差随温度的曲线如上图所示,晶振误差是指在25℃环境下晶振的误差,通过温度曲线显示,在25℃下,温度引起的晶振频率偏差为0。

然而,AT切晶体只针对MHz频率的石英晶体,如何转换成32.768KHz频率?

研发及制造的有源晶体振荡器32.768KHz是通过分频方式来实现的。如:采用AT切16.777216MHz晶体,通过内部IC对该频率进行512分频,就可以得到32.768KHz。事实也证明,通过该方法制造的32.768KHz有源晶振(AT切晶体及IC分频)在频率温度特性上有了很大改良。在-40℃~85℃工作温度条件下,32.768KHz晶振的温度频差可以实现±15ppm~±30ppm 。

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