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今天我们就对苏子叶争论做出结论吧
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转载禁二改商用 请注明原出处
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泰美克:教你解决令人头疼的晶振匹配和温度漂移
很多工程师,在电路中使用晶振时,经常会碰到这样的烦恼,一是晶振在电路中匹配不理想,影响使用效果;二是晶振的温度漂移太大,甚至影响产品的性能。
目前在电子产品日新月异的今天,成本问题肯定是生产商考虑的重要因素,同样对晶振的运用也会考虑到成本因素,因此工程师在设计电路时,因有源晶体振荡器(俗称钟振)比普通无源谐振器价格高出5~10倍,从而更多地选择使用无源的晶体运用到电路中;只有在一些高端产品如工控类、高速通信类产品才比较青睐使用有源晶振,因此就产生了以上常见的问题。
究其原因,无源晶振的使用效果不仅取决于晶振本身的指标,还与振荡电路的设计匹配关联性极大,也常常出现匹配不理想的状况。有源晶振是直接将晶体与钟振IC"捆 绑"封装调试后,提供给用户,避免了客户端因晶体负载匹配不当,造成电路频率漂移的麻烦,下面来浅谈有源晶振(钟振)是如何做到避免以上不良的。
石英晶体俗称水晶,成分为二氧化硅,具有"压电效应"和极高的品质因数,被应用于各种振荡电路,其频率稳定度一般可以达到10-6~10-8数量级,甚至更高。然而其频率精度受到石英晶体自身所固有的两个特性影响:频率牵引量(TS)和温漂。频率牵引量是描述石英晶体频率精度随着负载电容变化而变化的物理量,单位为PPM/PF.温漂是描述晶体频率精度随着温度的变化而变化的物理量,为石英晶体所固有的特性,其频率温度曲线与石英晶片的切型和切角有关。从用户使用角度讲,用户没法改变晶片的切角切型,却很容易改变振荡回流的负载,也正因此原因,客户在使用晶体谐振器时,容易出现因负载不匹配造成的频率漂移现象。
钟振之所具有高精度和高稳定度,原因在于钟振内部使用了专业振荡IC,已经在未对钟振封装前,通过对水晶片上的电极喷银或者刻蚀等方式改变晶片厚度对晶体频率进行微调,从而使振荡电路输出想要的目标频率,避免了因负载不匹配造成的频率漂移,提高了振荡电路的精度。
上文提到石英晶体还有一个重要的特性--温漂。所有的石英晶体材料做成的频率器件,均有一定的温漂。温漂成为影响石英晶体谐振器及石英晶体振荡器频率精度的重要因素。温补钟振(TCXO),恒温钟振(OCXO),都是针对晶体的频率温度特性做相应的补偿,频率精度TCXO小于±2.5ppm,OCXO小于±10ppb(1ppb=10-3ppm),甚至更高。温度补偿,成为弥补石英晶体温漂的重要手段。然而,市面上针对KHZ级别的温补钟振少之又少,其原因,可以从晶体的切型方面分析。
石英晶片的切型大致可以分为AT切、BT切、CT切、DT切等,不同的切型,所对应的频率温度曲线不一样。下面两幅图的分别为音叉32.768KHZ晶体和AT切MHZ晶体的频率温度曲线。
AT切32.768KHZ钟振来解决难题
音叉32.768KHZ晶体频率温度曲线为二次抛物线,随着工作温度偏离常温25℃越远,温漂也随之变大,-10℃~60℃其温漂达到将近50ppm,如按工业级-40℃~85℃计算,温漂高达151ppm,难以适应工业级工作温度范围的电子产品,对其进行温度补偿也较为困难,因此,市面上针对32.768KHZ的TCXO很少,且价格极为昂贵。对于一般的消费类电子行业,如需工业级-40℃~85℃,且温度频差控制在±30ppm以内,使用普通音叉型32.768KHZ晶体,是无法满足要求的。然而,如果能将晶片切型改为AT切的切型,那么工业级温度频差控制在±30ppm以内将不成问题。下面来了解一下AT切32.768KHZ钟振是如何实现的。
AT切晶体频率温度曲线为三次曲线,呈躺着的"S"型曲线,随着温度的变化,温漂呈"S"型轨迹变化,大致在-10℃和+60℃时,有两个"拐点",即温漂又会反方向拐回来。因此,只要控制好晶片的切角在一定的公差范围内,那么保证两个拐点温漂在-40℃~85℃时不超过±30ppm并不是一件难事。然而,AT切晶体只针对MHZ频率的晶体,如何转换成32.768KHZ频率?钟振32.768KHZ通过分频方式,便可以实现。如采用AT切16.777216MHZ晶体,通过512分频,那么就可以得到想要的32.768KHZ频率。钟振实现对频率的分频并不困难,都集成在振荡IC内部。因此,使用AT切MHZ 分频实现的32.768KHZ钟振,在频率温度特性上,有很大的改良,在没有进行温度补偿的时候,-40℃~85℃条件下,温度频差保持在±30ppm甚至±20ppm都是可以实现的。
以上提到钟振的高精度和高稳定性,关键在于钟振减少繁琐的晶体负载匹配过程,且使用了专业的振荡IC,提高了产品的稳定性。32.768KHZ钟振,采用AT切MHZ晶片通过分频方式,大大改良了产品的温度频差特性。然而,不得不指出,采用MHZ分频做出的32.768KHZ在功耗上面会略比使用KHZ最为振荡源的功耗会略大,一般工作输入电流。
很多工程师,在电路中使用晶振时,经常会碰到这样的烦恼,一是晶振在电路中匹配不理想,影响使用效果;二是晶振的温度漂移太大,甚至影响产品的性能。
目前在电子产品日新月异的今天,成本问题肯定是生产商考虑的重要因素,同样对晶振的运用也会考虑到成本因素,因此工程师在设计电路时,因有源晶体振荡器(俗称钟振)比普通无源谐振器价格高出5~10倍,从而更多地选择使用无源的晶体运用到电路中;只有在一些高端产品如工控类、高速通信类产品才比较青睐使用有源晶振,因此就产生了以上常见的问题。
究其原因,无源晶振的使用效果不仅取决于晶振本身的指标,还与振荡电路的设计匹配关联性极大,也常常出现匹配不理想的状况。有源晶振是直接将晶体与钟振IC"捆 绑"封装调试后,提供给用户,避免了客户端因晶体负载匹配不当,造成电路频率漂移的麻烦,下面来浅谈有源晶振(钟振)是如何做到避免以上不良的。
石英晶体俗称水晶,成分为二氧化硅,具有"压电效应"和极高的品质因数,被应用于各种振荡电路,其频率稳定度一般可以达到10-6~10-8数量级,甚至更高。然而其频率精度受到石英晶体自身所固有的两个特性影响:频率牵引量(TS)和温漂。频率牵引量是描述石英晶体频率精度随着负载电容变化而变化的物理量,单位为PPM/PF.温漂是描述晶体频率精度随着温度的变化而变化的物理量,为石英晶体所固有的特性,其频率温度曲线与石英晶片的切型和切角有关。从用户使用角度讲,用户没法改变晶片的切角切型,却很容易改变振荡回流的负载,也正因此原因,客户在使用晶体谐振器时,容易出现因负载不匹配造成的频率漂移现象。
钟振之所具有高精度和高稳定度,原因在于钟振内部使用了专业振荡IC,已经在未对钟振封装前,通过对水晶片上的电极喷银或者刻蚀等方式改变晶片厚度对晶体频率进行微调,从而使振荡电路输出想要的目标频率,避免了因负载不匹配造成的频率漂移,提高了振荡电路的精度。
上文提到石英晶体还有一个重要的特性--温漂。所有的石英晶体材料做成的频率器件,均有一定的温漂。温漂成为影响石英晶体谐振器及石英晶体振荡器频率精度的重要因素。温补钟振(TCXO),恒温钟振(OCXO),都是针对晶体的频率温度特性做相应的补偿,频率精度TCXO小于±2.5ppm,OCXO小于±10ppb(1ppb=10-3ppm),甚至更高。温度补偿,成为弥补石英晶体温漂的重要手段。然而,市面上针对KHZ级别的温补钟振少之又少,其原因,可以从晶体的切型方面分析。
石英晶片的切型大致可以分为AT切、BT切、CT切、DT切等,不同的切型,所对应的频率温度曲线不一样。下面两幅图的分别为音叉32.768KHZ晶体和AT切MHZ晶体的频率温度曲线。
AT切32.768KHZ钟振来解决难题
音叉32.768KHZ晶体频率温度曲线为二次抛物线,随着工作温度偏离常温25℃越远,温漂也随之变大,-10℃~60℃其温漂达到将近50ppm,如按工业级-40℃~85℃计算,温漂高达151ppm,难以适应工业级工作温度范围的电子产品,对其进行温度补偿也较为困难,因此,市面上针对32.768KHZ的TCXO很少,且价格极为昂贵。对于一般的消费类电子行业,如需工业级-40℃~85℃,且温度频差控制在±30ppm以内,使用普通音叉型32.768KHZ晶体,是无法满足要求的。然而,如果能将晶片切型改为AT切的切型,那么工业级温度频差控制在±30ppm以内将不成问题。下面来了解一下AT切32.768KHZ钟振是如何实现的。
AT切晶体频率温度曲线为三次曲线,呈躺着的"S"型曲线,随着温度的变化,温漂呈"S"型轨迹变化,大致在-10℃和+60℃时,有两个"拐点",即温漂又会反方向拐回来。因此,只要控制好晶片的切角在一定的公差范围内,那么保证两个拐点温漂在-40℃~85℃时不超过±30ppm并不是一件难事。然而,AT切晶体只针对MHZ频率的晶体,如何转换成32.768KHZ频率?钟振32.768KHZ通过分频方式,便可以实现。如采用AT切16.777216MHZ晶体,通过512分频,那么就可以得到想要的32.768KHZ频率。钟振实现对频率的分频并不困难,都集成在振荡IC内部。因此,使用AT切MHZ 分频实现的32.768KHZ钟振,在频率温度特性上,有很大的改良,在没有进行温度补偿的时候,-40℃~85℃条件下,温度频差保持在±30ppm甚至±20ppm都是可以实现的。
以上提到钟振的高精度和高稳定性,关键在于钟振减少繁琐的晶体负载匹配过程,且使用了专业的振荡IC,提高了产品的稳定性。32.768KHZ钟振,采用AT切MHZ晶片通过分频方式,大大改良了产品的温度频差特性。然而,不得不指出,采用MHZ分频做出的32.768KHZ在功耗上面会略比使用KHZ最为振荡源的功耗会略大,一般工作输入电流。
【河南战略性新兴产业和未来产业发展高层论坛暨国科智库郑州研究中心揭牌仪式成功举办】2022年4月28日,河南战略性新兴产业和未来产业发展高层论坛暨国科智库郑州研究中心揭牌仪式成功举办。
来自省内外的专家、学者和企业代表齐聚西美大厦,围绕新兴产业和未来产业发展开展研讨交流,共谋新形势下新兴产业和未来产业的产、学、研、用深度融合,助力郑州市产业转型升级和河南高质量发展。
中央编办原司长、中央编办原巡视员、《中国机构改革与管理》杂志总编、国科智库常务理事唐进(因疫情原因,不能抵达论坛现场,通过视频的方式参会),原全国市长培训中心(后改为全国市长研修学院)主任兼党委书记、现财政部政府采购专家、国科智库理事王忠平(因疫情原因,不能抵达论坛现场,通过视频的方式参会),河南日报报业集团原党委书记张建,河南省委统战部原常务副部长孟令峰,河南省高级人民法院原党组成员、纪检书记张中林,郑州大学原常务副校长徐振鲁,解放军信息工程大学电子技术学院教授、少将军衔、国家级突出贡献专家、河南省计算机安全协会副理事长、河南省保密专家委员会副主任、国科智库理事潘正运,郑州大学省直校友会秘书长李谦谨,国科智库秘书长、常春藤读书会会长、紫科集团总裁李培龙,河南省狱政处原处长康木坤,郑州大学省直校友会副秘书长兼办公室主任贾建坡,河南省文化和旅游厅扶贫工作组组长李丰源,省委外办机关服务中心主任助理李建华,郑州大学省直校友会办公室韩坤,紫科集团政府事务总经理郭丽云等专家、领导及知名企业代表出席本次论坛。
河南省高级人民法院原党组成员、纪检书记张中林在致辞中表示,河南印发了《河南省“十四五”战略性新兴产业和未来产业发展规划》,《规划》提出构建具有核心竞争力的“456”战略性新兴产业和未来产业体系。国科智库虽然刚落地到郑州,但在北京、上海、杭州等地都设有研究中心,智库汇聚了近400位在国内外学界、政界、智库界、企业界声望卓著的专业人士担任专家顾问。多年来一直服务国家大政方针,助力科技与理论的研究应用,推动各地经济社会高质量发展,是国家重点发展战略和重点产业政策谋划者和推进者。紫科集团产业化集团的落地将推动河南在“456”战略性新兴产业和未来产业上的发展,我们就要和这样的企业对接起来,一起为河南产业体系的发展助力。
中央编办原司长、国科智库常务理事通过视频会议方式致辞:在河南十四五规划提出的“456”战略性新兴产业和未来产业体系意义有5个方面。其一,站位高。不仅仅是结合本地产业,更从国家产业所需入手,站在世界前沿、技术前沿,而且是给未来的产业化做高端的选题。其二,“高、新、创”。即高科技、新业态、创新创造,这将是未来经济主要的增长点。其三,从纵向看,以创新为主导,以高端科技为提前。其四,从横向来看,行业涉及的领域广。其五,切合河南实际,河南有着得天独厚的优势,地处中原腹地,又拥有4个古都城市,河南这些年的发展突飞猛进,高新产业连绵不断,河南的这些发展为下一步十四五时期的河南产业发展打下了良好的基础。我们今天的论坛就是一个大家献计献策,群贤必智,发表拙见的会议,请大家把自己的智慧见解表达出来。
全国市长研修学院原主任兼党委书记、国科智库理事王忠平通过视频会议进行发言:河南十四五规划提出的“456”战略性新兴产业和未来产业体系规划本身是很成熟的规划,我认为在方向上、在布局上都是能经得起历练,经得起推敲的,关键在于方法论。这个方法论最重要的就是产业规划管理,这个方面的教育培训应该得到足够的重视。如果我们河南能够率先带这个头,在全国率先开发产业管理的一个学科教育的培训,那么不仅对我们这个助力实现河南的产业发展规划,而且对于这个完善全国的教育结构都有重要意义。
要有针对性地进行人才的培养培训,特别是产业创新的人才、产业运作的人才、科技成果研究规划的人才,落地相应的产业学院,通过国科智库郑州研究中心和郑州大学省直校友会的对接,对促进河南产业规划的实现有重要作用。
李培龙在论坛进行主题发言,详细介绍了国科智库及紫科集团的发展历程。国科智库,成立于2015年,总部位于北京,是植根于中国的公共管理及产业发展研究机构。在河南落地的国科智库郑州研究中心将继续致力于提供区域战略规划、产业发展规划、专项研究咨询、投融资服务、产业招商、科技传播研究、高端会议策划宣传等核心服务,为产业发展助力。紫科集团采用智库+产业化公司的运营机制,在北京、上海两地深耕多年,以国科智库为基石,以紫科科学院为催化剂,布局国家战略新兴产业,推进人工智能、大数据、网络安全、新材料等各个领域的商用落地。
解放军信息工程大学电子技术学院教授、少将军衔、国家级突出贡献专家、河南省计算机安全协会副理事长、河南省保密专家委员会副主任、国科智库理事潘正运发言
潘正运教授提到,鼓励先进产业落地,不保护落后产能,鼓励类似紫科集团这样的产业化发展集团来到河南发展。在企业发展当中,电子信息是尤为重要的,尤其是紫科集团刚才提到的智慧农业,城市智能化、智能军工等等,都与电子信息紧密相连。
研讨结束后,河南省高级人民法院原党组成员、纪检书记张中林,解放军信息工程大学电子技术学院教授、少将军衔、国家级突出贡献专家、河南省计算机安全协会副理事长、河南省保密专家委员会副主任、国科智库理事潘正运作为专家、领导代表对国科智库郑州研究中心进行揭牌,与会人员共同见证并合影留念。
论坛结束后,国科智库书画界代表中国书法家协会会员、山东省书法家协会会员、山东省青年书法家协会篆刻委员会委员、临沂市青年书法家协会副秘书长、郑州市书法家协会篆刻委员会委员、天津印社社员、河南印社社员、临沂印社理事、南越印社副社长张红欣代表国科智库郑州研究中心向大家展示篆刻艺术并现场刻制印章。
与会人员还对紫科集团进行了参观,国科智库秘书长、常春藤读书会会长、紫科集团总裁李培龙向各位专家、领导详细介绍了企业文化及企业发展历程。
河南战略性新兴产业和未来产业发展高层论坛已落下帷幕,但本次活动所涌现的创新要素,将为河南高质量发展和郑州产业转型升级提供新的契机。以国科智库郑州研究中心为代表的智库研究机构以及以紫科集团为代表的产业化发展集团将为河南战略性新兴产业和未来产业创新发展做出更大贡献!
本次论坛由郑州大学省直校友会、国科智库郑州研究中心、河南省素质教育研究会共同主办,紫科集团承办,郑州中科集成电路与系统应用研究院、中国国际企业家俱乐部提供支持。
来自省内外的专家、学者和企业代表齐聚西美大厦,围绕新兴产业和未来产业发展开展研讨交流,共谋新形势下新兴产业和未来产业的产、学、研、用深度融合,助力郑州市产业转型升级和河南高质量发展。
中央编办原司长、中央编办原巡视员、《中国机构改革与管理》杂志总编、国科智库常务理事唐进(因疫情原因,不能抵达论坛现场,通过视频的方式参会),原全国市长培训中心(后改为全国市长研修学院)主任兼党委书记、现财政部政府采购专家、国科智库理事王忠平(因疫情原因,不能抵达论坛现场,通过视频的方式参会),河南日报报业集团原党委书记张建,河南省委统战部原常务副部长孟令峰,河南省高级人民法院原党组成员、纪检书记张中林,郑州大学原常务副校长徐振鲁,解放军信息工程大学电子技术学院教授、少将军衔、国家级突出贡献专家、河南省计算机安全协会副理事长、河南省保密专家委员会副主任、国科智库理事潘正运,郑州大学省直校友会秘书长李谦谨,国科智库秘书长、常春藤读书会会长、紫科集团总裁李培龙,河南省狱政处原处长康木坤,郑州大学省直校友会副秘书长兼办公室主任贾建坡,河南省文化和旅游厅扶贫工作组组长李丰源,省委外办机关服务中心主任助理李建华,郑州大学省直校友会办公室韩坤,紫科集团政府事务总经理郭丽云等专家、领导及知名企业代表出席本次论坛。
河南省高级人民法院原党组成员、纪检书记张中林在致辞中表示,河南印发了《河南省“十四五”战略性新兴产业和未来产业发展规划》,《规划》提出构建具有核心竞争力的“456”战略性新兴产业和未来产业体系。国科智库虽然刚落地到郑州,但在北京、上海、杭州等地都设有研究中心,智库汇聚了近400位在国内外学界、政界、智库界、企业界声望卓著的专业人士担任专家顾问。多年来一直服务国家大政方针,助力科技与理论的研究应用,推动各地经济社会高质量发展,是国家重点发展战略和重点产业政策谋划者和推进者。紫科集团产业化集团的落地将推动河南在“456”战略性新兴产业和未来产业上的发展,我们就要和这样的企业对接起来,一起为河南产业体系的发展助力。
中央编办原司长、国科智库常务理事通过视频会议方式致辞:在河南十四五规划提出的“456”战略性新兴产业和未来产业体系意义有5个方面。其一,站位高。不仅仅是结合本地产业,更从国家产业所需入手,站在世界前沿、技术前沿,而且是给未来的产业化做高端的选题。其二,“高、新、创”。即高科技、新业态、创新创造,这将是未来经济主要的增长点。其三,从纵向看,以创新为主导,以高端科技为提前。其四,从横向来看,行业涉及的领域广。其五,切合河南实际,河南有着得天独厚的优势,地处中原腹地,又拥有4个古都城市,河南这些年的发展突飞猛进,高新产业连绵不断,河南的这些发展为下一步十四五时期的河南产业发展打下了良好的基础。我们今天的论坛就是一个大家献计献策,群贤必智,发表拙见的会议,请大家把自己的智慧见解表达出来。
全国市长研修学院原主任兼党委书记、国科智库理事王忠平通过视频会议进行发言:河南十四五规划提出的“456”战略性新兴产业和未来产业体系规划本身是很成熟的规划,我认为在方向上、在布局上都是能经得起历练,经得起推敲的,关键在于方法论。这个方法论最重要的就是产业规划管理,这个方面的教育培训应该得到足够的重视。如果我们河南能够率先带这个头,在全国率先开发产业管理的一个学科教育的培训,那么不仅对我们这个助力实现河南的产业发展规划,而且对于这个完善全国的教育结构都有重要意义。
要有针对性地进行人才的培养培训,特别是产业创新的人才、产业运作的人才、科技成果研究规划的人才,落地相应的产业学院,通过国科智库郑州研究中心和郑州大学省直校友会的对接,对促进河南产业规划的实现有重要作用。
李培龙在论坛进行主题发言,详细介绍了国科智库及紫科集团的发展历程。国科智库,成立于2015年,总部位于北京,是植根于中国的公共管理及产业发展研究机构。在河南落地的国科智库郑州研究中心将继续致力于提供区域战略规划、产业发展规划、专项研究咨询、投融资服务、产业招商、科技传播研究、高端会议策划宣传等核心服务,为产业发展助力。紫科集团采用智库+产业化公司的运营机制,在北京、上海两地深耕多年,以国科智库为基石,以紫科科学院为催化剂,布局国家战略新兴产业,推进人工智能、大数据、网络安全、新材料等各个领域的商用落地。
解放军信息工程大学电子技术学院教授、少将军衔、国家级突出贡献专家、河南省计算机安全协会副理事长、河南省保密专家委员会副主任、国科智库理事潘正运发言
潘正运教授提到,鼓励先进产业落地,不保护落后产能,鼓励类似紫科集团这样的产业化发展集团来到河南发展。在企业发展当中,电子信息是尤为重要的,尤其是紫科集团刚才提到的智慧农业,城市智能化、智能军工等等,都与电子信息紧密相连。
研讨结束后,河南省高级人民法院原党组成员、纪检书记张中林,解放军信息工程大学电子技术学院教授、少将军衔、国家级突出贡献专家、河南省计算机安全协会副理事长、河南省保密专家委员会副主任、国科智库理事潘正运作为专家、领导代表对国科智库郑州研究中心进行揭牌,与会人员共同见证并合影留念。
论坛结束后,国科智库书画界代表中国书法家协会会员、山东省书法家协会会员、山东省青年书法家协会篆刻委员会委员、临沂市青年书法家协会副秘书长、郑州市书法家协会篆刻委员会委员、天津印社社员、河南印社社员、临沂印社理事、南越印社副社长张红欣代表国科智库郑州研究中心向大家展示篆刻艺术并现场刻制印章。
与会人员还对紫科集团进行了参观,国科智库秘书长、常春藤读书会会长、紫科集团总裁李培龙向各位专家、领导详细介绍了企业文化及企业发展历程。
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