Geyer晶振擴展工作溫度范圍
在物聯(lián)網(wǎng)領域，以及汽車行業(yè)的變化，越來越多的應用和用戶也要求擴大時鐘石英晶振的溫度范圍。雖然-40°C至+85°C已經(jīng)是標準，但105°C甚至125°C的要求已不再罕見。這些溫度通常對石英晶振的純功能沒有問題，但在使用鐘表石英或音叉石英晶體的設計中需要特別注意。例如，汽車應用要求非常高的精度，這對音叉晶振制造商來說是一個挑戰(zhàn)，在擴展的溫度范圍內。
可以看出，對于具有AT切割（最常見的石英切割）的石英晶振來說，工作溫度并不重要，但對于音叉石英晶體來說，工作溫度會很快導致很大的偏差。音叉石英的熱特性在設計中經(jīng)常被忽視或考慮不足，導致應用故障和用戶不滿。然后，石英被錯誤地歸因于質量差，盡管它完全符合數(shù)據(jù)手冊中規(guī)定的規(guī)格。

基礎：
音叉石英的溫度響應（相對于溫度的頻率偏差）由以下公式描述：偏差[ppm]=-PC[ppm/°C2]·（t-T0）2±10%在坐標系中，這對應于一個向下打開的拋物線，頂點在T0=25°C±5°C（參考溫度），如圖2所示。拋物線系數(shù)PC（拋物線系數(shù)），例如-0.035，在數(shù)據(jù)手冊中給出，代表拋物線“陡度”的度量。它是手表石英溫度行為的最重要參數(shù)。該參數(shù)也受到公差的影響，例如。B.±10%。

影響：
可以看出，當你在操作過程中偏離參考溫度時，石英總是會跟隨，而且離25°C越遠，石英就會跟隨得越多。在這種情況下，在+125°C時，典型值為-350 ppm；如果包括所有公差（例如負載容量），它可以變得更大。

在手表石英只使一個控制器在待機狀態(tài)下保持活力的應用中，這可能無關緊要。但是，如果應用程序是在精確的時間基礎上或RTC（實時時鐘），即使是最小的時間誤差也會在一年中大量增加。幾十分鐘并不少見！

選擇精度較高的貼片石英晶振通常不會產(chǎn)生預期的效果，因為基本精度的指示是指+25°C。因此，基本曲線不變。

基于硬件的解決方案，例如。B.通過調整負載電容或“平均”溫度曲線，只有在狹窄的溫度范圍內才有希望（例如手表）。

對于依賴于精確時基的應用，或如果需要更長時間的精確定時（例如計量/消耗記錄），則必須用軟件補償?shù)湫偷臏囟惹€，同時定期將時間與任何類型的主機（數(shù)據(jù)采集器，無線電時鐘，人）同步。只有這樣，應用程序才能正確可靠地運行。

不同負載容量的時鐘石英
為了確定低負載容量石英的優(yōu)點，分別對12.5 pF和12.5 pF的兩個時鐘石英進行了研究。7 pF。74HCU04用作振蕩器IC。如表1所示，具有低負載容量的石英具有優(yōu)勢。

然而，一個缺點是不容忽視的：由于負載容量低，帶有7-pFQuarz的振蕩器電路對電路的元件公差更敏感。

復雜的應用和趨勢

然而，在很短的時間內暴露在最大和最頻繁的溫度波動中的應用可以在汽車領域找到。這些部件是專門制造的，具有多個連接點，并通過AEC-Q200認證，因此它們能夠承受振動和沖擊條件。蓋耶電子很早就開始應對汽車行業(yè)的嚴格要求，多年來一直為這一市場部門提供手表石英。

該行業(yè)的趨勢也是手表時鐘晶振越來越小的外殼，這當然是對石英性能（驅動電平）和諧振電阻的進一步挑戰(zhàn)。

雖然較小的設計意味著較小的石英負載能力（驅動電平）和較高的諧振電阻，但溫度特性在小型化過程中不會改變。對于制造商和用戶來說，這仍然是一個技術上具有挑戰(zhàn)性的挑戰(zhàn)，因為一些應用程序需要的恰恰相反。內置散熱器的恒溫器，太陽能逆變器和類似的產(chǎn)品組也需要較小的時鐘石英和較低的負載電阻。

對于更高的溫度穩(wěn)定性要求，Geyer Electronics提供32.768KHz溫度補償振蕩器作為替代，例如。B.在KXO-V32T（3.2mm×1.5mm）或KXO-V32T（3.2mm×1.5mm）的工業(yè)溫度范圍內為20或10ppm。KXOV93T（1.6 mm×1.2mm）。

鐘表石英的替代品


從表2（例如，KXO-V32T）中可以看出，替代晶體振蕩器的功耗僅為1µA，在溫度和工作電壓范圍內的頻率偏差比時鐘石英小得多，因此可能是某些應用的更好選擇。
在過去的幾年里，半導體行業(yè)面臨著不同性質的特殊挑戰(zhàn)，而且只是緩慢復蘇，手表并沒有停滯不前--消費品，物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)世界，特別是汽車工業(yè)的快速發(fā)展也提高了手表石英的技術和物流要求。蓋耶電子很早就將這些要求引入鐘表石英的生產(chǎn)中。