晶振技术在工业上的应用
【2013新能源与工业应用开发者论坛精彩笔录】

本文整理自北京晶宇兴经理杨峰在2013新能源与工业应用开发者论坛上的演讲，更多精彩方案尽在2013新能源、工业与嵌入式应用开发者论坛网络直播。

图 北京晶宇兴专家发表精彩演讲

可能各位在实际的应用中比我们的经验更加丰富一些，因此我重点介绍一下我司这方面的特点，以便于各位在以后设计和选型过程中多一个参考。

我们公司是北京晶宇兴科技有限公司，是烟台青胡电子股份有限设在国内的营销中心。工厂成立于1992年，目前70%还是出口到国外，主要是韩国市场。国内目前为止大概占了40%左右。因为我们公司是做一些中高端，更倾向于跟最终的用户打交道，很少跟OEM工厂做。因此我们在工业、铁路、电力、汽车电子、军工领域用得多一点。这个就是我们公司相关发展的历程。08年开始，公司重点是往军工这一块来切，在10年的时候，通过国军标9001A、2001认证。后面这个证马上就下来了。这一块大概是对晶振的生产工艺有一个简单的了解，主要是从简单的水晶棒测角、改圆、研磨等，就成立一个晶振。这个是我们公司各个环节对晶振各个质量的质量控制，以便于每个环节加强晶振的质量指标。

这一块就介绍一下晶体的压电效应，就知道晶体是什么原理，主要是在压电效应，在压力作用下，同时产生电极化，其极化与压力成正比。这种材料机械强度高，物理化学性能稳定，内损耗低，它的成本在建模方面确实要有一些优势，在高端这一块，像传统的晶振，在抖动，包括老化这一块，还是达不到石英晶振相关的技术优势。这个就介绍一下这个晶体，通过水晶棒是怎么来的，通过一个不一样的切割角度，得出水晶片有不一样的物理性能。这是AT切晶体温度的曲线，主要是采用各种切割方式。这个就是晶体的等效电路，工程师的话一看这个就明白。

下面就介绍一下工程师选型方面的参数。FL是指定负载CL时的谐振频率。CL指的是晶体谐振负载电容。很多公司会遇到问题，我这个晶体外接两角，要求晶体30P，实际上是不对的，它是一个并联关系，要考虑启动时间的效果，杂散电容可高可低，根据具体调整。C0是静电容。Rr是串联谐振电阻，有些客户说我这个晶振有时候是时振时不振，是因为水晶片的谐振电阻这个没有弄好。下面是品质因素，有一个品质因素衡量它的质量标准。Ts，这个指标说得更直白一点，就是你的分布电容相差一PF，这个PPM值是差的多少，衡量这么一个指标。激励功率，这个指标大了或小了的话。

我们公司分了六种，第一种就是石英晶体谐振器，现在主推的还是切片形，插的是原先老的项目，现在行业主流都是用切片的，因为成本各方面更有优势一些。压控振荡器，是带了一个振荡控制功能。还有温压控文补振荡器，是带了温补。陶瓷振荡器，这个不多做介绍，用得比较少，它的精度没有石英好，大概只有千分之三，但是焊接方面会好一点。

我们公司的产品分四大类，一个是通用级，我们常规做的是从工业级晶片开始做，频率是32K到200M，工作温度是负40度到85度。我们在工业控制、铁路上用得比较多。一般就是用在工业自动化，建立铁路以及现在智能交通这一块用得比较多一些，像户外设备，就考虑用工业级。

下面是我们公司在汽车领域这一块做的一些晶片，它的频率是3.5到125M，工作温度是负40度到125度，这个温度有负40到85，有负40到125的，看用在汽车哪一个部位，就对这个有一些要求。汽车对振动这一块还是比较严一些，所以必须做抗振动方面的处理，现在市场上用得还是比较少，它的抗震各方面指标更优良一些。目前随着国家新能源汽车的发展汽车级晶振用得越来越多，像传动变速箱里面，安全气囊、倒车雷达这一块。

下面介绍一下我们公司军品航天级晶体晶振，根据产品应用领域，像机载，对振动有特殊的要求。

另外就是给大家介绍一下差分晶振，目前随着网络速度不断提高，有些光传输设备也用到差分晶振，这个在国外用得比较早，国内是08年以后逐渐现在随着做一些10G、40G，包括SDH，都用到差分晶振。这个是PECL，这个是LVDS，这个属于差分信号。下面介绍一下差分晶振，频率高一点，常规的从75M到800M，有些客户做串行总线，实际在这一块用高频的用得多一点，温度的话根据客户需求，有负40到85，也有做军民的，还有注意抖动指标。另外晶片这块，只能测RMS抖动，在0.3PS左右。应用范围是高速传速设备，GB级网络，SDH。虽然这两种都属于差分信号，但是这两个选择的时候，如果你选择了PECL和LVDS，这两种信号是不能兼容的。

接下来介绍一下温补晶振，传统有用20M、40M的温补晶片，这里介绍一下相比指标。体积最小的是5MMx7MM，小尺寸的做好一些。工作温度是负40度到85度，温度稳定度最高可到小于0.3PPM。另外像TC53，还是用得比较少，现在用TC32也还可以。目前这个管角都没有了。在新的材料当中，这个会越来越少。这个我们会期待一些产品。详细的指标根据客户应用都会做一些定制。

下面重点介绍一下我们公司去年新开发出来的低相噪恒温晶振，工作品在80M到100M，电压可以选择12V、9V，成都这边倾向于用9V多一点，工作温度是副355到85，根据客户应用都可以进行定制。杂散小于85DB，谐波小于40DB。温度稳定度小于0.1PPM。一般达到恒温晶振，晶体都是进口的。下面给大家看一下相噪图，80M的话，在155左右。在国外经常有达到160的，头两年还是比较少见，主要是晶体国内基本上达不到，都得从国外进口好的SC切割晶体才能达到这个指标。这个是我们测的80M，重复测了几次相关的相噪。这个也是开发出来的100M的相噪，做微波的一看这个相噪图，就知道这个产品国内很少见，一般用在国内的雷达这一块，这一块噪音考核特别严格。这个是160，重复测了很多遍。

下面给大家做一个总结，我们公司是专门做一些中高端的，以后肯定会家大对高端晶振、温补、恒温晶振的投入。目前对研究所和学校投入比较多一些，如果有用多恒温晶振，我们公司也免费给大家发过来大家实际测试一下，具体详细指标，都可以根据大家的需求，都可以详细的定制。因为我这边是做销售，技术层次这一块，没有办法跟大家更深层次的交流，我们公司有一个老工程师，今年70多岁了，给一些北京、深圳的客户做过现场的培训。如果大家在这一块有一些技术问题，回头也可以打电话或者发邮件。谢谢大家。