很多工程師，在電路中使用晶振時
，經常會碰到這樣的煩惱
，一是晶振在電路中匹配不理想，影響使用效果
；二是晶振的溫度漂移太大，甚至影響產品的性能。

目mu前qian在zai電dian子zi產chan品pin日ri新xin月yue異yi的de今jin天tian
，成cheng本ben問wen題ti肯ken定ding是shi生sheng產chan商shang考kao慮lv的de重zhong要yao因yin素su，同tong樣yang對dui晶jing振zhen的de運yun用yong也ye會hui考kao慮lv到dao成cheng本ben因yin素su，因yin此ci工gong程cheng師shi在zai設she計ji電dian路lu時shi，因yin有you源yuan晶jing體ti振zhen蕩dang器qi（俗稱鍾振）比普通無源諧振器價格高出5~10倍，從而更多地選擇使用無源的晶體運用到電路中；隻有在一些高端產品如工控類、高(gao)速(su)通(tong)信(xin)類(lei)產(chan)品(pin)才(cai)比(bi)較(jiao)青(qing)睞(lai)使(shi)用(yong)有(you)源(yuan)晶(jing)振(zhen)，因(yin)此(ci)就(jiu)產(chan)生(sheng)了(le)以(yi)上(shang)常(chang)見(jian)的(de)問(wen)題(ti)。究(jiu)其(qi)原(yuan)因(yin)
，無(wu)源(yuan)晶(jing)振(zhen)的(de)使(shi)用(yong)效(xiao)果(guo)不(bu)僅(jin)取(qu)決(jue)於(yu)晶(jing)振(zhen)本(ben)身(shen)的(de)指(zhi)標(biao)
，還(hai)與(yu)振(zhen)蕩(dang)電(dian)路(lu)的(de)設(she)計(ji)匹(pi)配(pei)關(guan)聯(lian)性(xing)極(ji)大(da)
，也(ye)常(chang)常(chang)出(chu)現(xian)匹(pi)配(pei)不(bu)理(li)想(xiang)的(de)狀(zhuang)況(kuang)。有(you)源(yuan)晶(jing)振(zhen)是(shi)直(zhi)接(jie)將(jiang)晶(jing)體(ti)與(yu)鍾(zhong)振(zhen)IC“捆 綁”封裝調試後，提供給用戶，避免了客戶端因晶體負載匹配不當，造成電路頻率漂移的麻煩，下麵來淺談有源晶振（鍾振）是如何做到避免以上不良的。

圖1：石英晶體振蕩器

石英晶體俗稱水晶，成分為二氧化矽
，具有“壓電效應”和極高的品質因數，被應用於各種振蕩電路
，其頻率穩定度一般可以達到10-6~10-8數量級
，甚至更高。然而其頻率精度受到石英晶體自身所固有的兩個特性影響：頻率牽引量（TS）和溫漂。頻率牽引量是描述石英晶體頻率精度隨著負載電容變化而變化的物理量
，單位為PPM/PF。溫wen漂piao是shi描miao述shu晶jing體ti頻pin率lv精jing度du隨sui著zhe溫wen度du的de變bian化hua而er變bian化hua的de物wu理li量liang，為wei石shi英ying晶jing體ti所suo固gu有you的de特te性xing，其qi頻pin率lv溫wen度du曲qu線xian與yu石shi英ying晶jing片pian的de切qie型xing和he切qie角jiao有you關guan。從cong用yong戶hu使shi用yong角jiao度du講jiang，用yong戶hu沒mei法fa改gai變bian晶jing片pian的de切qie角jiao切qie型xing，卻que很hen容rong易yi改gai變bian振zhen蕩dang回hui流liu的de負fu載zai
，也ye正zheng因yin此ci原yuan因yin，客ke戶hu在zai使shi用yong晶jing體ti諧xie振zhen器qi時shi
，容rong易yi出chu現xian因yin負fu載zai不bu匹pi配pei造zao成cheng的de頻pin率lv漂piao移yi現xian象xiang。

鍾振之所具有高精度和高穩定度
，原因在於鍾振內部使用了專業振蕩IC，已(yi)經(jing)在(zai)未(wei)對(dui)鍾(zhong)振(zhen)封(feng)裝(zhuang)前(qian)，通(tong)過(guo)對(dui)水(shui)晶(jing)片(pian)上(shang)的(de)電(dian)極(ji)噴(pen)銀(yin)或(huo)者(zhe)刻(ke)蝕(shi)等(deng)方(fang)式(shi)改(gai)變(bian)晶(jing)片(pian)厚(hou)度(du)對(dui)晶(jing)體(ti)頻(pin)率(lv)進(jin)行(xing)微(wei)調(tiao)，從(cong)而(er)使(shi)振(zhen)蕩(dang)電(dian)路(lu)輸(shu)出(chu)想(xiang)要(yao)的(de)目(mu)標(biao)頻(pin)率(lv)
，避(bi)免(mian)了(le)因(yin)負(fu)載(zai)不(bu)匹(pi)配(pei)造(zao)成(cheng)的(de)頻(pin)率(lv)漂(piao)移(yi)，提(ti)高(gao)了(le)振(zhen)蕩(dang)電(dian)路(lu)的(de)精(jing)度(du)。

上文提到石英晶體還有一個重要的特性——溫(wen)漂(piao)。所(suo)有(you)的(de)石(shi)英(ying)晶(jing)體(ti)材(cai)料(liao)做(zuo)成(cheng)的(de)頻(pin)率(lv)器(qi)件(jian)，均(jun)有(you)一(yi)定(ding)的(de)溫(wen)漂(piao)。溫(wen)漂(piao)成(cheng)為(wei)影(ying)響(xiang)石(shi)英(ying)晶(jing)體(ti)諧(xie)振(zhen)器(qi)及(ji)石(shi)英(ying)晶(jing)體(ti)振(zhen)蕩(dang)器(qi)頻(pin)率(lv)精(jing)度(du)的(de)重(zhong)要(yao)因(yin)素(su)。溫(wen)補(bu)鍾(zhong)振(zhen)（TCXO），恒溫鍾振（OCXO），都是針對晶體的頻率溫度特性做相應的補償
，頻率精度TCXO小於±2.5ppm，OCXO小於±10ppb(1ppb=10-3ppm)
，甚至更高。溫度補償，成為彌補石英晶體溫漂的重要手段。然而，市麵上針對KHZ級別的溫補鍾振少之又少，其原因
，我可以從晶體的切型方麵分析。

石英晶片的切型大致可以分為AT切、BT切、CT切、DT切等，不同的切型

，所對應的頻率溫度曲線不一樣。

AT切32.768KHZ鍾振來解決難題

音叉32.768KHZ晶體頻率溫度曲線為二次拋物線，隨著工作溫度偏離常溫25℃越遠，溫漂也隨之變大，-10℃~60℃其溫漂達到將近50ppm，如按工業級-40℃~85℃計算，溫漂高達151ppm，難以適應工業級工作溫度範圍的電子產品
，對其進行溫度補償也較為困難，因此，市麵上針對32.768KHZ的TCXO很少，且價格極為昂貴。對於一般的消費類電子行業，如需工業級-40℃~85℃，且溫度頻差控製在±30ppm以內，使用普通音叉型32.768KHZ晶體，是無法滿足要求的。然而，如果能將晶片切型改為AT切的切型，那麼工業級溫度頻差控製在±30ppm以內將不成問題。下麵來了解一下AT切 32.768KHZ鍾振是如何實現的。

AT切晶體頻率溫度曲線為三次曲線，呈躺著的“S”型曲線
，隨著溫度的變化，溫漂呈“S”型軌跡變化

，大致在-10℃和+60℃時，有兩個“拐點”
，即溫漂又會反方向拐回來。因此，隻要控製好晶片的切角在一定的公差範圍內，那麼保證兩個拐點溫漂在-40℃~85℃時不超過±30ppm並不是一件難事。然而，AT切晶體隻針對MHZ頻率的晶體，如何轉換成32.768KHZ頻率？鍾振32.768KHZ通過分頻方式，便可以實現。如采用AT切16.777216MHZ晶體，通過512分頻
，那麼就可以得到想要的32.768KHZ頻率。鍾振實現對頻率的分頻並不困難
，都集成在振蕩IC內部。因此，使用AT切MHZ 分頻實現的32.768KHZ鍾振
，在頻率溫度特性上，有很大的改良，在沒有進行溫度補償的時候，-40℃~85℃條件下，溫度頻差保持在±30ppm甚至±20ppm都是可以實現的。

以上提到鍾振的高精度和高穩定性，關鍵在於鍾振減少繁瑣的晶體負載匹配過程，且使用了專業的振蕩IC

，提高了產品的穩定性。32.768KHZ 鍾振，采用AT切MHZ晶片通過分頻方式，大大改良了產品的溫度頻差特性。然而


，不得不指出
，采用MHZ分頻做出的32.768KHZ在功耗上麵會略比使用KHZ最為振蕩源的功耗會略大，一般工作輸入電流<0.5mA (3V)，靜態消耗電流<10uA，功耗從實際測試上看，還是比較小的。因此
，對32.768KHZ頻率有特定的溫度頻差要求的產品，不妨可以考慮一下鍾振32.768KHZ。