【经验】无源晶振设计中关于负载电容CL大小取值、提升晶振设计精度、KHz无源晶振停震等问题的解决方案

时间： 2018-09-03 来源：世强

技术问答

无源晶振设计时，会经常遇到一些关于负载电容CL大小取值、提升晶振设计精度、KHz无源晶振停震、音叉臂晶振精度漂移、高温下无源晶振的精度是否等同低温下的精度等问题的困扰，本文将针对如上问题的解决方案做技术经验分享，具体如下：

1、无源晶振（含KHz和MHz）在设计时，是否可直接参考规格书中给出的CL值即可？如果不可以，是否有经验值供设计参考？

答：不能直接使用，建议CL值-2pF或3pF再乘上2。

以EPSON（爱普生）TSX-3225系列晶振X1E000021059600为例，其电性参数参考如下图1所示，推荐的CL值为10pF，故实际设计时，推荐选择（10-2）x2pF=16pF，或者（10-3）x2pF=14pF。

图1：TSX-3225系列晶振X1E000021059600电性参数

2、无源晶振（含KHz和MHz）的起震电路负载电容CL为晶体所有电容的等效值，在实际测量中需要注意哪些事项？

答：注意不能用示波器探头、万用表笔等测试工具直接探测晶振输入、输出端，因为示波器探头、万用表笔均具有寄生电容特性，测试时将改变整个负载电容的等效值，测试出的数据不准，同时也会改变晶体的ESR，甚至会出现晶振停震现象。

解决方案：

推荐用霍尔感应原理测试待测的晶振输出波形，将交变的电流转换成变化的磁场，再经过放大、整形处理，间接性测量得到。如果没有设备，也可以请厂商协助做阻容匹配测试，而EPSON（爱普生）晶振原厂可以提供免费阻容匹配测试。

3、MHz的无源晶振工作温度一般标称在-40℃~85℃，请问MHz的无源晶振在高温区105℃~125℃时的精度是否与85℃时的一样？

答：不一样的，MHz的晶振在高温区105℃~125℃时的正弦波斜率非常大，正弦波波形呈现发散震荡，此时的精度一般在30~50ppm，而低温-40℃~85℃区间可以做到10ppm。标称工业级温度的晶振是可以在高温下工作的，只是没有做高温性能测试，且误差精度会上升至30ppm~50ppm。

4、KHz的无源音叉晶振在电路设计时特别需要注意什么？

答：需要远离低频振动源，如马达，避免出现共振，严重会导致音叉臂震断而出现无法工作的现象。

5、32.768KHz无源音叉晶振的精度-温度曲线是倒抛物线，其中心轴线所在温度为25℃，理论上25℃时的精度为0ppm，参考如下图2所示，而实际设计时需要降抛物线上移5~7ppm，这样在整个温度范围内有正有负，可以相互抵消一定的精度误差。

图2：音叉臂晶振倒抛物线精度-温度曲线图

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芜湖糖泡子 Lv3. 高级工程师 2022-11-21

学习了
闲云 Lv7. 资深专家 2019-01-23

这个资料不错
pnl Lv7. 资深专家 2018-12-06

以前还真遇到过
好名字都被用了 Lv5. 技术专家 2018-10-29

学习学习

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型号- MC-306 32.768000 KHZ,Q13MC3061001811,MC-30632.768000KHZ12.5+20.0-20.0,MC-306,Q13MC3061000611,Q13MC3061000600,Q13MC3061000300,Q13MC3061000311,Q13MC30610003XX,Q13MC3062000300,Q13MC3062000311,Q14MC3061004511,MC-306 32.768K,MC-306 32.768000 KHZ 12.5 +20.0-20.0,Q13MC3062000600,Q13MC3062000611,MC-306 32.768KHZ,MC306,Q13MC30610003

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描述- 32.768kHz FC-135(Q13FC1350000400)无源晶振详细数据手册

型号- FC-135 32.768000KHZ,FC-135 32.768K,FC-135 32.768KHZ,Q13FC1350004511,Q13FC1350000300,Q13FC1350000400,Q13FC1350000411,Q13FC1350000211,Q13FC1350000200,Q13FC1350004900,FC-135,FC135

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32.768KHz无源晶振选型，从KHz至GHz全覆盖的无源晶振供应商爱普生

爱普生是全球最大的晶体时钟产品提供商之一，且是全球最大的晶率覆盖范围厂商之一，实现从KHz至GHz全覆盖。全球共有11家工厂，晶体和IC都能自主研发生产，可以保证供货安全性。供货稳定，一致性好，性能更稳定，5年以上都不会产生频偏、停振等。爱普生无源晶振，封装全、频率覆盖广、性能稳定。

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描述- 32.768kHz FC-135（Q13FC1350004900）无源晶振数据手册

型号- FC-135 32.768000KHZ,FC-135 32.768K,FC-135 32.768KHZ,Q13FC1350004900,FC-135,FC135

数据手册 - EPSON - Ver.201504 - Aug. 1. 2015 PDF 中文下载

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型号- Q13MC1461000600,MC146,Q13MC1461001711,Q13MC1461000200,Q13MC1461000111,Q13MC1461000100,MC-146 32.768KHZ,MC-146 32.768K,MC-146,Q13MC1462000200,Q13MC1462000100,Q13MC1462000111,Q13MC1462001111,MC-146 32.768000KHZ

数据手册 - EPSON - 2016年05月05日 PDF 英文下载