熱敏晶振的溫度特性及選型

　　隨著智能終端的小型化和高性能發(fā)展，非常需要一種能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的時鐘參考信號的晶振器件，熱敏晶振（thermistor quartz crystal）就是在這樣背景下誕生的新型晶振品類。熱敏晶振具有接近溫補(bǔ)晶振（TCXO）的穩(wěn)定度，以及小巧外形和較低的價格，是TCXO的最佳替代者。

　　工作原理

　　熱敏晶振是通過補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)抵消溫度變化對晶振頻率的影響的。附加一個適當(dāng)?shù)?a target="_blank">芯片組，熱敏晶振的精確溫度補(bǔ)償功能就能發(fā)揮作用，可提供非常嚴(yán)苛的頻率穩(wěn)定度。

　　補(bǔ)償思路是，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動鉗位網(wǎng)絡(luò)，鉗位網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)晶振的輸出頻率。工作中，配置的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)用來感測晶振的周邊溫度，并持續(xù)進(jìn)行頻率矯正，將晶振的頻率參數(shù)鉗位到標(biāo)稱值。

　　圖1.熱敏晶振的溫度補(bǔ)償思路

　　在標(biāo)準(zhǔn)振蕩電路中，晶體諧振器的標(biāo)稱頻率偏差是在室溫環(huán)境(+25°C)得出的，一般為5~10ppm。根據(jù)石英毛胚片的切割方向的不同，在指定的工作溫度范圍內(nèi)會出現(xiàn)顯著的頻率偏移，這就是溫度穩(wěn)定性。熱敏晶振讓用戶切實了解溫度反饋，并通過適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償措施讓晶振的頻率盡可能的穩(wěn)定。采用補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的效果明顯，目標(biāo)是產(chǎn)生一個電壓信號，用來映射由于溫度變化導(dǎo)致的頻率偏移效果。如果應(yīng)用矯正電壓，我們就能有效的去除溫度變化導(dǎo)致的頻率偏移，獲得一個十分穩(wěn)定的頻率－溫度曲線。

　　技術(shù)優(yōu)勢

　　將標(biāo)準(zhǔn)晶振和熱敏電阻（NTC：負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻）及變?nèi)?a target="_blank">二極管（Varactor Diodes）等一體化封裝，就構(gòu)成了熱敏晶振。與傳統(tǒng)的將晶振和溫度傳感器分立式應(yīng)用相比，新方法具有多項明顯優(yōu)勢：（１）溫度傳感器可反饋實時的晶體溫度。（２）減少了元件數(shù)量，節(jié)省了PCB面積，簡化了電路設(shè)計。（３）與非補(bǔ)償晶振相比，具有明顯的頻率穩(wěn)定性優(yōu)勢。

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　　圖2.熱敏晶振的技術(shù)優(yōu)勢

　　簡言之，與標(biāo)準(zhǔn)晶體諧振器相比，熱敏晶振的頻率溫度穩(wěn)定度提高了20倍以上，可取代目前精密應(yīng)用中TCXO產(chǎn)品。

　　選型參考

　　熱敏晶振具有良好的頻率穩(wěn)定性，頻率精度方面也較標(biāo)準(zhǔn)晶振大幅改進(jìn)。通常，標(biāo)準(zhǔn)晶振頻差為±20ppm，熱敏晶振為±10ppm，而溫補(bǔ)晶振可達(dá)到±0.5ppm。例如，泰晶科技的T2520系列（19.2MHz/26.000MHz/38.4MHz）、T2016系列（19.2MHz/26.000MHz/38.4MHz）、T1612系列（26.000~76.800MHz）熱敏晶振頻率頻率穩(wěn)定性為±10ppm，具有高穩(wěn)定性和低老化性。其中，T1612采用陶瓷封裝，尺寸僅僅1.6mm*1.2mm*0.65mm，憑借頻率穩(wěn)定性、BOM成本節(jié)約、PCB占位減小等優(yōu)勢，廣泛用于高頻、寬溫類應(yīng)用，包括小型無線設(shè)備、無線模塊、IoT設(shè)備、可穿戴設(shè)備、TWS藍(lán)牙耳機(jī)、健康設(shè)備和小型消費(fèi)類產(chǎn)品。用戶選型要注意，除了參考規(guī)格書，熱敏晶振還可以根據(jù)應(yīng)用需求進(jìn)行定制。

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