音叉晶体ECS-.327-12.5-39-TR频率和抛物线温度曲线6G晶振

石英晶体音叉介绍

石英晶体音叉，或手表晶体，是最古老的石英晶体设计之一。音叉最初用于手表和时钟的计时，现在也用于现代电子产品，如计算机，作为实时时钟(RTC)。全球供应商每年制造数以亿计的这种独特形状的石英晶体。音叉晶体有多种尺寸可供选择，以满足设计需求，每年的趋势都指向更小的表面贴装晶体封装。音叉晶体ECS-.327-12.5-39-TR频率和抛物线温度曲线6G晶振

石英晶体被命名为音叉，因为晶体板的设计，也被称为晶片或空白，类似于音乐音叉的形状。工作原理是相似的；两个柄脚将以一定的频率振动。音叉的频率由音叉柄脚的质量和尺寸确定，包括长度、宽度和高度。

音叉水晶背景

顾名思义，石英晶振是由石英制成的。传统上，石英是一种天然存在的硬矿物，但今天的大多数石英是在高压釜中合成生长的，这提供了比天然石英更高的标准纯度。使用石英是因为当施加机械压力和张力时，石英变成压电的，并且会产生电荷。这种压力引起机械振动，我们称之为频率。

石英需要以精确的角度切割，以启动特定的振动模式，并确保压电效应发挥作用。最常见的水晶设计之一是AT切割水晶。AT切割晶体的频率由晶体的厚度决定。比如:晶体越薄，频率越高。晶体的振动质量将直接决定晶体振荡器电路设计需要并联还是串联谐振晶体。

音叉晶体频率和工作原理

有四种常见的晶体机械振动模式:弯曲、拉伸、表面剪切和厚度剪切。石英晶体音叉晶振将以弯曲模式工作，其特征在于柄脚在水平面上独立但同相地振动。弯曲模式晶体主要在低于1 MHz的低频范围内工作。虽然泛音模式是可能的，但音叉晶体主要用作基频。

最常见的石英晶体频率是32.768kHz。这个频率已经变得很常见，因为当32.768kHz除以2/15时，就有一个1Hz的信号。1Hz信号将持续提供一秒钟的时间。这为星期、日期和时间的出现提供了可靠的计时系统。经典音叉的频率最终是简单的算术运算和石英生产的一般条件的结果。音叉晶体ECS-.327-12.5-39-TR频率和抛物线温度曲线6G晶振

音叉晶体抛物线温度曲线

由于其独特的形状，音叉晶体不能在很宽的温度范围内提供高精度。它们的温度精度可以绘制成随温度变化的抛物线。在室温或大约+25°c时，该精度通常为20ppm，相当于每天增加或减少1.7秒时间，或每年增加或减少10.34分钟时间。图1显示了极高和极低温度下精度的下降。这些温度下的典型精度比150ppm差得多，相当于每天损失近13.0秒的时间，或每年损失约1.3小时。32.768 kHz音叉晶体的常见抛物线系数为0.04 ppm/ C2。

确定音叉频率稳定性的抛物线

如何确定典型32.768 kHz音叉晶体的温度与精度

典型晶体在特定频率(f)和温度(T)下的频率偏差(δf)为:

δf/f = k(T–To)2+ fo

其中:

• f是标称晶体频率
• k是曲率常数
• t是温度
• To是周转温度
• fo是室温下的频率偏差

对该方程的分析揭示了只有三个变量控制晶体在温度范围内的频率响应。它们是曲率接触、翻转温度和室温频率偏差。曲率常数对频率偏差随温度变化的抛物线性质影响最大，但该常数具有非常小的偏差。不同的转变温度使偏离曲线向左或向右移动，室温下不同的频率偏离将使曲线向上或向下移动。音叉晶体ECS-.327-12.5-39-TR频率和抛物线温度曲线6G晶振

汽车级音叉晶体

当涉及温度时，汽车级音叉晶体也应考虑在内。ECS Inc. International的汽车级晶体在符合IATF-16949标准的工厂制造，并通过了AEC-Q200认证。如果需要，这些元件支持PPAP，并提供标准音叉晶体中没有的特殊性能。

汽车级音叉可以指定为标准规格，如-40°C ~ 85°C，但也提供扩展的温度范围，达到+105°C，在某些情况下达到125°C。根据其应用，汽车级晶体通常会受到极端温度变化的影响；这些晶体可以在一天内多次感受到超过100摄氏度的温度变化。加固的AEC-Q200车载晶振具有更多连接点，在高冲击和振动环境下具有出色的性能。例如，当人们乘坐汽车时，主动悬架会不断调整驾驶以获得最佳舒适性，轮胎压力监测系统位于车轮中，确保乘客可以从A点到达b点。加固晶体和其他组件可以归功于汽车操作系统的成功，这些系统经受了如此多的压力。

通孔晶体

通孔晶体是标准表面贴装晶体中第二常见的音叉晶体。通孔晶体是密封的，因此通孔晶体的温度性能可以与标准的32.768 kHz音叉晶体相媲美。两者的主要区别不在于性能，而在于通孔晶体需要手工放置在印刷电路板上，这增加了制造时间。音叉晶体ECS-.327-12.5-39-TR频率和抛物线温度曲线6G晶振