低频振荡电路新常识

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1、低频振荡电路新常识!2009.4.7您是不是认为频率越低，振荡电路的设计就越简单?这是误解！1低频振荡电路新常识!2009.4.7目录1.电子器械产品的市场变化趋势2.音叉型晶体单元与半导体工艺技术的变化趋势3.小型化对特性的影响及其对策3-1.因CI值(晶体阻抗；CrystalImpedance)的增大而造成的振荡稳定性下降3-2.振荡频率的偏移3-3.因微机（MPU）的低电压化而造成的振荡故障3-4.晶体振荡器4.EpsonToyocom的kHz频带整体解决方案之介绍4-1.音叉型晶体单元（1）音叉型晶体单元产品阵容4-2.32.76

2、8kHz振荡器（1）32.768kHz晶体振荡器产品阵容2低频振荡电路新常识!2009.4.71.电子器械产品的市场变化趋势近年来，随着降低环境负荷意识的日益高涨，既能维持电子器械产品的高性能，又能通过设备仪器的小型化减少原材料以及彻底降低耗电量的市场需求愈来愈多。电子部品（电子元器件）的市场变化也与此相同，做为基准时钟的水晶元器件也要求具备小型、低耗电、高精度及高可靠性。这不是单纯的缩小部品尺寸的问题，缩小尺寸意味着出现新的课题并使原有课题更为突出。电子器械（数码器械）的市场变化趋势朝着小型、低耗电、高精度、高可靠性的方向不断发展呀!!

3、小型低耗电2008年・2009年・2010年･･････高精度高可靠性表1汇总了各主要用途对kHz频率范围晶体单元（音叉型晶体单元）的主要要求。如表中所示，音叉型晶体单元主要用于机器的时钟、微机副时钟及定时，做为必须元器件被广泛用于各种用途中。从表中可以看出，任何市场对小型、低耗电、高精度、高可靠性的要求都存在着增长趋势。表1：对于音叉型晶体单元的主要要求。应用方面主要用法对元器件的要求手机副时钟小型化主CPU的起动时钟低耗电时钟高精度高可靠性数码家电副时钟小型化时钟低耗电高精度高可靠性数码相机副时钟小型化时钟低耗电高精度高可靠性无线LA

4、N用于确认通信的时钟小型化时钟低耗电高精度高可靠性汽车时钟小型化副时钟高精度高可靠性3低频振荡电路新常识!2009.4.72.音叉型晶体单元与半导体工艺技术的变化趋势图1显示了音叉型晶体单元的尺寸的变化趋1000.0MC-406:10.41×4.06×3.60mm3势。从过去的20年中可以看出，体积从约150mm3100.0MC-306:8.0×3.8×2.54mm缩小到约1.5mm，急剧下降到最初的1/100，小]3FC-255:4.9×1.8×0.9mm型化在不断进展。我们认为今后研究开发也将向更10.0MC-146FC-135小型化

5、的方向发展。7.0×1.5×1.4mm3.2×1.5×0.9mmFC-12MVolume[mm1.02.05×1.2×0.6mm图2显示了内藏振荡电路的低功耗微机原有印制技术QMEMS0.1（MPU）的设计规则细微化的变化趋势。198519901995200020052010Year以前的设计规则为0.2μm～0.3μm，且通图1音叉型晶体单元的尺寸的变化趋势常使用电源电压VDD=1.8V～3.0Ｖ驱动。但近几VDD[V]年，随着细微化以及低电压化的进展，已跃进到0.1μm～0.15μm、VDD=1.5V～1.8V驱动的领域。３0.2μm

6、～0.3μm另外，待机时的功耗要求等级也从以前的0.3μWVDD:1.8V～3.0V0.1μm～0.15μm左右降至近年来的0.1～0.2μW。我们认为：为了降VDD:1.5V～1.8V２低成本而不断进展的设计规则的细微化以及为了降低功耗而引起的低电压驱动化，是时代所期盼的变化趋势１要求待机功耗为0.1～0.2μW的市场将不会停滞。０．３μm０．２μm０．１μm由于上述音叉型晶体单元与半导体生产技术的变设计规则细微化化趋势，本公司的技术支持部队已收到了如下所示的众图2低功耗微机（MPU）的设计规则的变化趋势多故障事例：·因音叉型晶体振荡单

7、元的CI值增大造成振荡稳定性的恶化。·因音叉型晶体振荡单元的频率敏感性的提高造成振荡频率的偏移。·因半导体设计规则的细微化以及低电压化，造成抗电源噪音的性能降低或引起振荡裕度（oscillationallowance）不足，无法得到稳定的振荡。接下来在下一章中就这些伴随小型化、低电压化而引起的音叉型晶体单元所特有的注意点进行说明。4低频振荡电路新常识!2009.4.73.小型化对特性的影响及其对策3-1.因CI值(晶体阻抗；CrystalImpedance)的增大而造成的振荡稳定性的下降如将晶体单元的谐振状态置换成电气电路，可以得到如图3

8、所示的晶体振荡单元的等效电路，CI值相当于等效电路的R1。通常将晶体振荡单元小型化时，等效常数振荡单元的等效电路CI值会变大。这时，晶体振荡单元的CI值对振荡电R1：等效串联电阻路的影响及其对