无线应用的最高频率精度

无线应用对石英晶体的主要要求自然是频率精度。电路通常被分配窄频带的无线电波长。为了防止来自其他频率的干扰，也为了能够在更长的范围内进行连接，将偏离标称频率的任何偏移保持在最小是很重要的。例如，在蓝牙中，最大允许频率偏差是百万分之40(ppm)。在任何情况下，在应用程序的整个生命周期中的任何时候都不能超过这个限制。为了确保这一点，开发者必须使用最坏情况计算来估计所有可能的影响，因此，特别是:

• 25°C时的公差
• 在预期温度范围内的稳定性
• 电路C不匹配导致的误差L
• 长期变化
• 负载电容容差引起的误差(= CL偏差)
• CLIC引脚电容容差加上PCB容差

为确保25°C时的频率合规性，规格中定义了每个石英SMD晶振元件的负载电容。负载电容是生产过程中石英晶体最精确匹配的电容。在这里，晶体被激发振荡，频率被测量，如果需要，银电极的质量通过蒸发沉积或腐蚀(通过离子轰击)来校正。

如果活动的CL在最终电路的匹配过程中，晶体将在室温下以其标称频率可靠地振荡。

对于开发者来说，这种匹配带来的问题是，他们通常不知道当前使用的晶体给测量带来了什么误差。不知道这一点，就不可能进行精确的匹配。如果匹配是在石英供应商的实验室中进行的，则通常是测量单个晶体带来的频率偏差，然后进行补偿。或者，希望自己进行精确匹配的开发人员可以从供应商处获得测量样本，以便补偿引入的误差。

无错误运行的正确电阻

因此，晶体必须很小，并且必须尽可能精确地运行。另一个因素是晶体的等效串联电阻(ESR)必须保持较低。ESR描述了谐振时石英晶体所代表的等效电路中的欧姆电阻。数据手册通常规定制造商承诺不超过的最大ESR。这个ESR最大直接影响电路的振荡安全系数(OSF ),因此应尽可能低。

然而，晶体越小，通常ESR越高最大。另一个规则:晶体越小，在不过载的情况下，它能接收的功率就越少。

在旧电路中使用现代石英类型:重新设计

电力问题导致了另一个不仅限于物联网应用的问题。如今，许多重新设计项目都面临着这样的问题，即由于早期产品的缺乏，较老和较大尺寸的石英组件正在停产。因此，开发者经常面临这样的问题，即必须重新设计过去发布的具有大晶体类型的电路，以便用更小的、当前可用的晶体来操作它。这里必须特别注意晶体的功率处理能力。在可能的情况下，应通过测量进行检查。一方面，这使得开发者能够确定晶体将在其谐波范围内工作，从而尽可能无损耗地符合约定的规格。另一方面，防止了石英晶体的过度老化，以及在最坏的情况下，由于过载而导致的故障。

哪些石英产品特别适合在物联网应用中使用？

原则上，石英晶体和石英振荡器都同样适用。两者都能够实现所需的频率稳定性。

在涉及大量应用的情况下，出于商业原因，通常选择石英晶体。然而，在开发阶段涉及许多任务，以确保结果是一个稳定的、可靠运行的产品。与此形成对比的是价格更高的振荡器，其制造商保证所有参数都符合要求。这个选项提供了最大的精度，加上高操作可靠性-所有这些相对较少的开发费用。

为了能够满足对精确石英钟信号的所有苛刻要求，人们开发了特殊的石英晶体系列，如用于无线应用的杰奥JXS-华盛顿晶体(华盛顿)。这些产品的电气参数经过特别优化，由于特殊的预处理，它们的长期老化程度特别低。

最后，应该提到的是音叉石英晶体(也称为时钟晶体)也经常使用，通常以32.768Hz振荡。许多IC提供连接额外晶振作为备用时钟发生器的选项。这使得高频时钟有可能在应用的待机阶段停止工作，从而显著降低IC的功耗。与此同时，IC继续以32.768Hz的频率部分运行，因此能够快速返回功耗模式。由于它们相对较高的温度敏感性，时钟晶体不被认为是用于无线应用的足够精确的时钟。然而，由于其功耗低得多，仅为几A，因此被认为是经常需要的待机模式的理想选择。除此之外，这些时钟晶体当然也适合所有传统的实时时钟应用。