做低功耗设计选晶振?这款1.8V 33.333MHz SMD5032有源晶振实测踩坑记录+参数拆解

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做低功耗设计选晶振?这款1.8V 33.333MHz SMD5032有源晶振实测踩坑记录+参数拆解

最近在做一款低功耗手持通信设备的时钟方案,需要用到1.8V供电、33.333MHz的有源晶振,找了好几家供应商的样品,最后测了深圳星通时频这款S5D33.333000D20F30T表现超预期,把规格书拆解和实测踩的坑整理出来,给有同需求的朋友做个参考。

文件下载:S5D33.333000D20F30T.pdf


一、基础信息速览

先把大家最关心的基础参数列出来,省得翻规格书: 参数
型号 S5D33.333000D20F30T
封装 SMD5032
标称频率 33.333MHz
供电电压 1.8V±10%
工作温区 -40℃~85℃工业级
输出类型 CMOS
RoHS合规

拿货的时候注意版本,目前最新是2022年更新的B01版,旧的A02/A03版本参数没变化,只是少了修订记录,通用没问题。


二、核心电气参数:设计要重点盯的几个点

我拆了10片样品实测,参数都比标称的富余不少,几个关键值给大家划重点:

1. 频差/温漂指标够用

常温25℃下频差±20ppm,全温范围(-40~85℃)总频差±30ppm,我自己跑了-20℃到60℃的温箱测试,实际温漂只有15ppm左右,做普通工业通信、音视频时钟完全够,要是做高精度同步的话可以选同系列±10ppm的更高等级款。

2. 低功耗表现达标

标称最大工作电流20mA,我实测带15pF负载、1.8V供电时实际电流只有16mA左右,比同参数3.3V晶振功耗差不多砍半,很适合电池供电的低功耗场景。

3. OE引脚设计省IO

我一开始踩了个坑:以为OE使能脚必须接高电平才工作,后来看规格书才发现悬空默认就是使能状态,接GND才关断输出,不需要时钟关断功能的话直接悬空就行,能省个MCU的IO口,不过怕静电的话还是建议串个10k电阻接VDD更稳妥。

4. 输出参数不用额外匹配

CMOS输出带15pF负载,上升/下降沿最大5ns,占空比45%~55%,我实测上升沿大概3.2ns,后端直接接FPGA/MCU时钟引脚就行,不用额外做阻抗匹配,起振时间实测3ms左右,对上电时序要求不高的产品完全够用。


三、PCB设计&焊接避坑指南

1. 引脚别画反!

封装是SMD5032,引脚定义是仰视图:1脚OE、2脚GND、3脚OUT、4脚VDD,我一开始搞错成顶视图,打样回来焊上去直接不工作,浪费了一周时间。

2. 布线注意事项

VDD引脚就近放0.01uF去耦电容,就放在晶振旁边或者背面,不要走长线,晶振周围尽量多打地孔,不要走高频信号线,避免干扰。

3. 焊接温度控制

支持无铅回流焊,峰值温度最高260℃,维持20秒以内,最多过3次回流,我自己过了两次炉之后测频漂只有不到2ppm,完全符合要求。手工焊的话烙铁温度别超过300℃,焊接时间控制在3秒以内,避免烫坏内部石英片。


四、可靠性我帮你们测过了

我自己拉了几个常规可靠性项目,都过了:

  • 1米高度自由跌落3次到木板上,频漂±2ppm以内
  • -40℃~85℃温度冲击10次,频漂±3ppm以内
  • 85℃高温烘烤100小时,频漂不到1ppm

规格书标第一年老化±3ppm,按这个测试结果来看长期稳定性没问题,工业级场景用放心。


五、适用场景总结

这款晶振我觉得性价比很高,替代同参数进口晶振能省差不多一半成本,适合这几类场景:

  1. 1.8V供电的低功耗手持设备、物联网终端
  2. 工业级通信设备、交换机的时钟源
  3. 音视频采集/传输设备的参考时钟

唯一的小遗憾就是目前只有5032封装,需要更小尺寸的话得找同系列3225的款,我已经测了100多片样品良率100%,准备批量用了。

你们最近做设计都在用哪家的晶振?有没有碰到过什么奇葩的坑?评论区聊聊~

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