Produk pengaturan waktu hampir ada di mana-mana dan merupakan komponen penting dalam masyarakat modern. Pengaturan waktu yang akurat memerlukan perangkat seperti kristal kuarsa yang dapat berosilasi pada frekuensi yang tepat, serta sirkuit terintegrasi (IC) yang mengontrol perangkat tersebut. Modul jam yang dienkapsulasi biasanya berisi kristal dan IC kontrol. Rentang frekuensi rangkaian osilator elektronik bervariasi dari kilohertz (kHz) hingga megahertz (MHz).
Kristal KHz dapat dijual terpisah atau diintegrasikan ke dalam produk lain seperti osilator kristal (CXO), osilator kristal kompensasi suhu digital (DTCXO), dan jam waktu nyata (RTC).
Faktor penentu pemilihan kristal kHz
Saat memilih kristal kHz untuk aplikasi, ukuran dan frekuensi yang diinginkan adalah pertimbangan paling penting, namun parameter lain juga penting untuk merancang sirkuit yang sesuai.
Ini termasuk:
Toleransi frekuensi, stabilitas, dan penuaan
Kapasitansi beban (CL)
Resistansi seri ekuivalen (ESR)
Tingkat berkendara (DL)
Suhu Operasional
Kristal KHz biasanya memiliki persyaratan untuk sirkuit terintegrasi khusus aplikasi (ASIC), yang mencantumkan nilai parameter yang diperlukan. Informasi ASIC dapat memberikan titik awal yang kuat untuk desain sirkuit. Tren miniaturisasi sirkuit elektronik berarti bahwa perancang perlu memberikan perhatian ekstra pada faktor-faktor di atas, karena ukuran dan kemasan komponen yang padat dapat mempengaruhi karakteristik dan kinerja kristal. Namun, proses pembuatan fotolitografi memastikan bahwa miniaturisasi rangkaian osilator kristal tidak mempengaruhi parameter yang diperlukan untuk pengoperasian yang efisien.
Toleransi frekuensi, stabilitas, dan penuaan
Meskipun kristal menentukan frekuensi tertentu, penyimpangan frekuensi masih dapat terjadi karena tekanan selama produksi atau regangan permukaan selama pengoperasian sehari-hari. Deviasi frekuensi dapat diringkas dengan mengevaluasi tiga parameter: toleransi frekuensi, stabilitas frekuensi, dan penuaan.
Toleransi frekuensi didefinisikan sebagai perbedaan antara frekuensi aktual dan frekuensi nominal kristal pada+25 °C. Stabilitas frekuensi mengacu pada pergeseran frekuensi maksimum yang disebabkan oleh suhu dalam rentang suhu yang ditentukan. Untuk meningkatkan akurasi kristal, disarankan untuk menggunakan kHz XO, yang dapat memperhitungkan variasi frekuensi dengan suhu (Gambar 1) dan melakukan kalibrasi yang sesuai. Terakhir, penuaan mengacu pada penyimpangan frekuensi seiring berjalannya waktu. Penyegelan dapat mengurangi efek penuaan, namun dapat meningkatkan ukuran.