深入浅出聊聊温度对晶振的影响

晶振作为系统的节拍基准，特别是在无线通信上，晶振频率会被倍频值几百MHZ、几GHZ、甚至是几十GHZ,特别是在窄带通信中，因为调制频偏比较小，而晶振又是一个容易受温度影响的器件很容易造成射频频偏过大影响通信质量。究竟温度怎么影响晶振频率的呢？

事实上，我们通常所说的晶振精度即又名调整频差(Frequency Tolerance)指的是晶振在室温条件下，所输出的频率相对于标定频率的偏差比例，一般以ppm表示。

一般我们所使用的无源晶振，其核心是一片石英晶片，而石英晶体本身具有一个重要的特性，那就是温漂。在温度急速变化的情况下晶振频率会发生漂移，严重时会导致晶振不起振。

往往我们做产品经常会考虑使用环境，一般都会进行高低温实验，那怎么样才能从理论上确保能在某一温度范围内正常工作呢。

首先了解温漂产生的原因和大致变化范围

石英晶片的切片一般分为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。常见的几十兆到几百兆的晶振一般采用的是AT切型，AT切晶体频率温度曲线为三次曲线。

不同切型晶片频率变化与温度曲线

不难看出随着温度的变化，温漂呈”S”型轨迹变化，大致在-10℃和+60℃时，会出现两个”拐点”,即温漂又会反向回转。下图是AT型不同切割角度下的频率变化随温度变化的曲线，

因此，控制好晶片的切割角度在一定公差范围内，就可以保证在这两个拐点时及温漂在-40℃~85℃区间时，晶振频偏不超过±30ppm，这需要晶振的生产工艺必须达标。

我们怎么选择晶振呢

一般我们选择晶振是大多数都只考虑了 晶振调整频差，而没把温度考虑进去，因此在对频率要求比较高，工作温度又比较宽的场合就需要考虑温度频差，因此在宽温度环境下工作时需要安装温度频差来选择相应的晶振，这样就能保证产品在大温差环境下稳定可靠得运行。

某10ppm晶振的部分规格参数表

晶振温漂是什么？如何解决温漂问题？

在电路设计中，晶振的温漂问题可能直接影响产品的功能和性能。晶振频率的不稳定性，随外界温度变化而产生的温漂，是工程师们在设计电子产品时需要重点考虑的因素。本文将深入解析晶振温漂的原因，并介绍晶炜业的解决方案。

1. 晶振温漂原因：频率随温度变化的挑战

晶振温漂是指晶振频率随外界温度变化而发生的现象。这源于石英晶体的特性，其中包括压电效应和高品质因数（Q值）。尽管晶炜业的晶振频率稳定度相对较高，但频率精度受两个主要因素影响：频率牵引量(TS)和温漂。

频率牵引量（TS）： 描述石英晶体频率精度随负载电容变化的物理量，单位为PPM/PF。温漂： 描述晶体频率精度随温度变化而变化的物理量。石英晶体的温漂特性与切型和切角有关，目前主流切型为AT切，尽管已经消减了温漂影响，但仍存在一定的变化。

2. 晶炜业的解决方案：选择高精度晶振和匹配外接电容

为解决晶振温漂问题，晶炜业提供了以下解决方案：

晶振选型： 在晶振选型时，建议选择频差范围较小、精度更高的产品。这有助于确保在工作范围内频率稳定。外接电容匹配： 通过选择与晶振最佳匹配的外接电容，可以确保晶振处于最佳工作状态，频率靠近中心点，减少频率偏差。

3. 有源晶振方案及温补晶振的应用

有源晶振方案内置IC，通过电极喷银或刻蚀等方式对晶片频率进行微调，最大程度上消减了外接电容不匹配引起的频率偏差，减少温漂隐患。

对于对频率精度和稳定性要求极高的产品，温补晶振（TCXO）和压控温补晶振（VCTCXO）是专门设计来解决温漂问题的解决方案。TCXO的调整频差可以达到±1.5ppm，在工作温度-40°C 至+85°C区间，频率变化值可以控制在±0.5ppm。

选择晶炜业，确保产品稳定性

在晶振电路设计中，晶振温漂是需要引起高度重视的问题。通过选择晶炜业提供的高精度、稳定性强的晶振产品，以及合适的外接电容匹配，可以有效解决温漂问题，确保产品的功能和性能稳定运行。

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