为什么32.786Khz水晶罐焊接到PCB上?

电器工程 水晶
2022-01-26 11:17:37

我曾经使用过的每块开发板都包含一个 32.786Khz 晶体,它的罐头总是直接焊接到板上。

这是什么原因?这是为了最大限度地减少晶体在运行期间的辐射能量(假设其焊接到的焊盘是接地的)?

如果罐子没有焊接到板上,会有什么影响?

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如果你看这张图片,水晶有 3 个焊点。两个用于腿,一个用于外壳/外壳/罐(绿色箭头)。

我的问题是关于将外壳/外壳/罐焊接到板上的原因。

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4个回答

“辐射能”是正确的想法,但你的问题表明你在这里考虑的是电磁能。比较机械。32768Hz是一种arial波长约为1cm的超声波,晶体振荡器通过机械振动工作。如果您想获得恒定的 Q 值和恒定的频率响应,那么以机械方式固定外壳是有意义的。

32kHz 和 32.768kHz 晶体在物理上很大。谐振频率越低,晶体越大——谐振频率越高,晶体越小。因此,您可能期望外壳和引线比高频晶体大,后者显然具有足够强的引线来支撑罐子、晶体和所有东西。

然而,你会发现罐子只比水晶本身大一点,而且引线非常非常细 - 不足以支撑罐子本身的重量。

这些低频晶体的封装方式看起来如此糟糕的原因在于钟表行业。

每年售出12亿只手表它们中的大多数是便宜的数字手表,需要一个小的 32kHz 晶体。水晶罐使用压力或胶水牢固地固定在表体内,而引线焊接到电路板上。不需要强有力的支持性线索。

因此,为了保持数亿晶体的低成本,引线要细,罐要小而薄,而且要尽可能便宜地生产。这使得廉价、小巧、轻便的手表成为可能。

因此,这些晶体以它们现有的形式非常便宜。您可以获得更昂贵的 32kHz 晶体和更好的机械固定,但它们的数量比这些便宜的手表晶体高 10 到 100 倍。

一些制造商通过弯曲引线并将它们放入适合表面贴装使用的卷轴封装来调整它们,建议使用焊盘和焊接布局,允许使用焊料固定罐。由于电路板已经经过焊膏、贴装和烘烤过程,因此不需要额外的步骤,例如胶合、手工焊接、波峰焊等,并减少了使用这些设备所需的劳动力。

因此,这一切都归结为在您的设计中使用用于另一个大行业的零件,并且必须处理适合其他行业的权衡,但可能必须在您的设计中加以考虑。

我想您会在这个旧答案中找到更多信息。对于实时时钟,典型的 32.768kHz 晶体是否必须进行外壳接地?

我会说这更多是出于机械原因,而且他们通常使用的那些包裹是最便宜的。它们基本上是旧的通孔封装,已转换为表面贴装,如果不将外壳焊接下来,就没有太多的机械稳定性。

然而,该答案中的另一个人指出,它可能有助于解决寄生电容。

这样做是因为它比提供插座便宜。

使用 32.768 KHz 是因为它可以被划分为 1 Hz。采用这种方式的系统通常不需要很高的精度,因此外部晶体与片上振荡器一起使用,而不是一个完整的振荡器,后者可以作为组装过程的一部分修整到最终值.

ETA:(在新图片和OP中的一些澄清之后)啊。至少有2个原因。第三个标签就是这种情况 - 这为水晶提供了物理连接,并防止腿因振动而失效。它还为内部引线提供固定的接地电容,有助于保持频率恒定。

虽然它确实(也)提供了屏蔽,但这并不是一个特别的问题。晶体在相当高的电压下工作(在这种情况下,一伏或更高的电压),并且具有极高的 Q,因此辐射噪声很难对其产生显着影响。另外,当然,在 32 kHz 频率上并没有太多的辐射。板上的所有其他东西都将在 MHz 范围内运行。