Os produtos de cronometragem são quase onipresentes e um componente importante da sociedade moderna. O tempo preciso requer dispositivos como cristais de quartzo que podem oscilar em frequências precisas, bem como circuitos integrados (ICs) que controlam os dispositivos. Os módulos de relógio encapsulados normalmente contêm cristais e CIs de controle. A faixa de frequência dos circuitos osciladores eletrônicos varia de quilohertz (kHz) a megahertz (MHz).
Os cristais KHz podem ser vendidos separadamente ou integrados a outros produtos, como osciladores de cristal (CXO), osciladores de cristal digital com compensação de temperatura (DTCXO) e relógios de tempo real (RTC).
Fatores que determinam a seleção de cristais kHz
Ao selecionar cristais de kHz para aplicações, o tamanho e a frequência desejada são as considerações mais importantes, mas outros parâmetros também são cruciais para projetar circuitos adequados.
Isso inclui:
Tolerância de frequência, estabilidade e envelhecimento
Capacitância de carga (CL)
Resistência em série equivalente (ESR)
Nível de unidade (DL)
Temperatura operacional
Os cristais KHz normalmente têm requisitos para circuitos integrados específicos de aplicação (ASICs), que listam os valores dos parâmetros necessários. As informações ASIC podem fornecer um ponto de partida sólido para o projeto de circuitos. A tendência à miniaturização de circuitos eletrônicos significa que os projetistas precisam prestar atenção extra aos fatores acima, pois o tamanho e o empacotamento denso dos componentes podem afetar as características e o desempenho dos cristais. Porém, o processo de fabricação da fotolitografia garante que a miniaturização dos circuitos osciladores de cristal não afete os parâmetros necessários para o seu funcionamento eficiente.
Tolerância de frequência, estabilidade e envelhecimento
Embora os cristais especifiquem frequências específicas, desvios de frequência ainda podem ocorrer devido ao estresse durante a fabricação ou à deformação superficial durante a operação diária. O desvio de frequência pode ser resumido avaliando três parâmetros: tolerância de frequência, estabilidade de frequência e envelhecimento.
A tolerância de frequência é definida como a diferença entre a frequência real e a frequência nominal de um cristal a +25 ° C. A estabilidade de frequência refere-se à mudança máxima de frequência causada pela temperatura dentro de uma faixa de temperatura definida. Para melhorar a precisão do cristal, recomenda-se a utilização de kHz XO, que pode levar em consideração a variação da frequência com a temperatura (Figura 1) e realizar a calibração correspondente. Finalmente, o envelhecimento refere-se à variação da frequência ao longo do tempo. A vedação pode reduzir os efeitos do envelhecimento, mas pode aumentar o tamanho.