爱普生AT石英晶振获得高频率输出的实现方法

概述：高频的基准信号源在近年的通信设备及网络设备中必不可缺，而满足顾客所使用的应用和要求规格的高频输出的电子部件的品种众多。本文主要从AT型石英晶体在具有良好的温度特性并以基波直接起振的前提下实现高频输出的技术实现方式和方法。希望通过本次技术说明，能让顾客更多理解石英产品所具有的高稳定性，在广大顾客选择各种应用程序的电子部件时助一臂之力。

【1】什么是反向台形 AT 型石英晶体谐振器

英语名称中的“Mesa”这个词起源于西班牙语，意思是“周围是悬崖峭壁的台形地貌”，通常把截面加工成台形的半导体晶体管等称为“台形结构”。反向台形 AT 型石英晶体谐振器指把 AT 切割石英片的一部分（振荡部分）切割成凹陷的台形的结构（与台形结构相反）。反向台形 AT 型石英晶体的结构如图 1 所示。AT 型石英晶体谐振器的石英片越薄，所起振的频率越高。但是，通常机械性研磨实现批量、稳定生产的频率限度为以基波起振 50MHz 左右（石英片厚度为约 30μm）。如果需要使用 AT型石英晶体获得大于上述限度的频率，经常使用高次振动的振动模式（三次谐波）达到 50MHz 至 150MHz。因此，为了获得高频，就需要使用复杂的电路控制三次谐波等振动模式。爱普生应用进行光刻加工的 QMEMS 技术，生产出只将激励部分加工成几微米的反向台结构，既保证了芯片的强度又能以基波起振高频，以此解决上述问题。

【2】爱普生公司的QMEMS技术如何实现AT晶振高频输出 ?

AT 型石英晶体的振荡是典型的厚度变形振荡，其理想的振荡状态是只在中央部分振荡，而周围部分不产生振荡。对于 MHz 频带中较低频带的 AT 型石英晶体，大多使用倒角加工，使石英片的中央部分与周围的厚度不同，从而获得该效果。图 2 表示原来的机械加工方式和使用了光刻加工的 QMEMS 方式的概略。由于机械加工利用石英芯片自身重量进行加工，所以石英芯片越小，加工难度越大，偏差也随之增加并影响特性。与此相比，QMEMS 技术的光刻加工不受石英芯片大小的影响，可使石英片的形状保持均一，即便是超小型的石英芯片，也能达到比机械加工更小的偏差，从而实现图 3 所示的优越的温度特性。

综上所述，在高频领域，也能够使用 QMEMS 技术生产出图 1 所示的反向台结构，既保持石英芯片的强度，又能以基波起振高频，以此提供具有稳定性能的产品。

【3】使用反向台形 AT 型石英晶体的产品及其特征

在爱普生的产品中，使用以 QMEMS 技术实现基波起振高频的反向台形 AT 型石英晶体的产品如下：

①SPXO（Simple Packaged Crystal Oscillator，石英晶体振荡器）中的 SG-210S*H、SG-770***/SG-771***；

②VCXO（Voltage Controlled Crystal Oscillator，压控晶体振荡器）中的 VG-45**系列。

VCXO 的频率随外部施加的控制电压而变化，主要应用于基站和光传送设备。近年，由于数据通信不断趋向高速化及大容量化，市场对高频与稳定信号源的需求日益增加。因此，具有高频、良好的温度特性及优越的噪

图 4表示使用反向台形 AT 型石英晶体的 VCXO 产品 VG-4513CB 与本公司原有产品（倍频型）的失真成分比较。

本公司原有产品（以 122.88MHz 起振的 4 倍频） VG-4513CB (以 491.52MHz 的基波起振)

为获得高频而使用锁相环或倍频电路时（图 4 左），其缺点是将产生信号以外的噪音（失真成分）导致抖动特性下降。使用反向台形 AT 型石英晶体时（图 4 右）能以基波起振高频，因此不会产生类似以前产品的失真成分，实现低抖动特性。以基波直接起振高频的优势大，我们认为它将成为不断增加的基础设备的不可或缺的关键部件。

选型参考

汽车电子用EPSON晶振晶体规格一览表

32.768kHz晶体谐振器 / kHz 范围型号外部尺寸 [mm] 额定频率范围 [kHz] 频率公差 (标准) [x10-6] @+25C 工作温度 [C] 目录 FC-13A 3.2x1.5x0.9 32.768kHz 20 /30 /50 -40~+125 253KB MC-30A 8.0x3.8x2.54 32.768kHz 20 /50 -40~+85 276KB 20kHz~120kHz 50

选型与应用
SG7050EBN-实现65fs低相位抖动差分输出石英晶

差分输出石英晶体振荡器SG7050EBN - 2014年3月26日 - 精工爱普生公司（总裁：碓井稔，以下简称为爱普生）本次将差分输出※4石英晶体振荡器SG7050EBN推出市场，并开始提供样品。该产品用基波※2起振并实现低相位抖动※ 3。本商品应对100MHz至175MHz的频率，

选型与应用
32.768kHz晶振电路分析与设计

振荡电路用于实时时钟RTC时，经常使用爱普生FC-135/135R贴片音叉晶振或者C2系列圆柱体晶振（32.768kHz的晶体谐振器）连接在OSC3 与OSC4之间而且为了获得稳定的频率必须外加两个带外部电阻的电容以构成振荡电路。当然，还可以使用内嵌振荡电路的SG7050EAN系列32.768kHz晶

选型与应用
爱普生晶振样品-EPSON贴片晶振样

样品申请，请点击下载EXCEL表单 | 为什么要选用爱普生晶振原厂的样品？在产品设计中，样品选择是非常重要的工作。原厂样品其特性参数明确，一致性良好，可以让客户在产品设计阶段获得更多品质保证，从而大大缩短产品研发周期。同时，避免产品在初期设计与批

常见问题
低噪音晶振电路设计指南

下面是一个爱普生晶体振荡器电路图，该晶振的输出具有高光谱纯度，并且很稳定。晶体管除了决定振荡器的频率，还可用作一个不期望谐波的低通滤波器，和边带噪音的带通滤波器。噪音带宽限制在低于100Hz。所有更高的谐波实际上为4MHz的基本振荡频率的第三

选型与应用
实时时钟模块最小包装数量与公差

产品代号型号频率公差 [x10-6] 标准包装 X1B000232000100 RX6110SA B: 523 1000 pcs/ Reel L 4 Wire SPI 产品代号型号频率公差 [x10-6] 标准包装 X1B000132000100 RX-4803SA UB:5/-40 to+85C 1000 pcs/ Reel L X1B000122000200 RX-4803LC UB:5/-40 to+85

常见问题
恒温晶振（OCXO）的用途与主要参

恒温晶体振荡器简称恒温晶振，英文简称为OCXO（Oven Controlled Crystal Oscillator），属于有源晶振。其特点是高频化、高频率稳定度和低相位噪声，主要用于移动通信基地站、国防、导航、频率计数器、频谱和网络分析仪等设备。利用恒温槽使晶体振荡器中石英

常见问题
为什么要用内置晶体的实时时钟芯

实时时钟（RTC）可独立完成计时或事件记录的功能。目前很多电子产品都具有时钟计时功能，而且对时钟的精度要求越来越高。RTC 产品种类繁多，根据封装尺寸、接口方式、附加功能、时钟精度、待机功耗等进行分类。产品结构上又可分为内置晶体和外置晶体两种。

选型与应用
EPSON/爱普生晶振编码规则与型号

市场上目前流行的EPSON晶振的编码广泛意义上至少有三种，分别是当前中国市场使用的晶振型号命名规则（新规则）、北美市场晶振型号命名规则（废弃的规则）以及产品编码。同一个爱普生晶振却对应三种的编码规则，可能有些采购工程师和设计工程师会有点疑惑，E

常见问题

爱普生晶振

技术支持

客服支持

爱普生AT石英晶振获得高频率输出的实现方法

【1】什么是反向台形 AT 型石英晶体谐振器

【2】爱普生公司的QMEMS技术如何实现AT晶振高频输出 ?

【3】使用反向台形 AT 型石英晶体的产品及其特征

汽车电子用EPSON晶振晶体规格一览表

SG7050EBN-实现65fs低相位抖动差分输出石英晶

32.768kHz晶振电路分析与设计

爱普生晶振样品-EPSON贴片晶振样

低噪音晶振电路设计指南

实时时钟模块最小包装数量与公差

恒温晶振（OCXO）的用途与主要参

为什么要用内置晶体的实时时钟芯

EPSON/爱普生晶振编码规则与型号