晶振
在振荡器应用上,振荡器总是选择很强的模式工作。一些干扰模式有急剧升降的频率—温度特性。有时候,当温度发生改变,在一定温度下,寄生模的频率与振荡频率一致,这导致了“活动性下降”。在活动性下降时,寄生模的激励引起谐振器的额外能量的消耗,导致Q 值的减小,等效串联电阻增大及振荡器频率的改变。当阻抗增加到相当大的时候,振荡器就会停止,即振荡器失效。当温度改变远离活动性下降的
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晶振
在振荡器应用上,振荡器总是选择很强的模式工作。一些干扰模式有急剧升降的频率—温度特性。有时候,当温度发生改变,在一定温度下,寄生模的频率与振荡频率一致,这导致了“活动性下降”。在活动性下降时,寄生模的激励引起谐振器的额外能量的消耗,导致Q 值的减小,等效串联电阻增大及振荡器频率的改变。当阻抗增加到相当大的时候,振荡器就会停止,即振荡器失效。当温度改变远离活动性下降的温度时,振荡器又会重新工作。寄生模能有适当的设计和封装方法控制。不断修正电极与晶片的尺寸关系(即应用能陷原则),并保持晶片主平面平行,这样就能把寄生模很小化。
晶体电阻:对于同一频率,当工作在高次泛音振动时其电阻值将比工作在低次振动时大。
工作温度范围与温度频差:在提出温度频差时,应考虑设备工作引起的温升容限。当对温度频差要求很高,同时空间和功率都允许的情况下,应考虑恒温工作,恒温晶体振荡器就是为此而设计的。
负载电容与频率牵引:在许多应用中,都有用一负载电抗元件来牵引晶体频率的要求,这在锁相环回路及调频应用中非常必要,大多数情况下,这个负载电抗呈容性,当该电容值为CL时,则相对负载谐振频率偏移量为:DL=C1/[2(C0+CL)]。
晶振的分类
温度补偿晶体振荡器(以下简称TCXO)。
其对温度稳定性的解决方案采用了一些温度补偿手段,主要原理是通过感应环境温度,将温度信息做适当变换后控制晶振的输出频率,达到稳定输出频率的效果。传统的TCXO是采用模拟器件进行补偿,随着补偿技术的发展,很多数字化补偿大TCXO开始出现,这种数字化补偿的TCXO又叫DTCXO,用单片机进行补偿时我们称之为MCXO,由于采用了数字化技术,这一类型的晶振再温度特性上达到了很高的精度,并且能够适应更宽的工作温度范围,主要应用于使用环境恶劣的场合。在广大研发人员的共同努力下,我公司自主开发出了的MCXO,配以高度自动化的生产测试系统,其月产可以达到5000只。
石英晶体振荡器的基本原理
符号和等效电路
石英晶体谐振器的符号和等效电路如图2所示。当晶体不振动时,可把它看成一个平板电容器称为静电电容C,它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关,一般约几
个PF到几十PF。当晶体振荡时,机械振动的惯性可用电感L来等效。一般L的值为几十mH到几百mH。晶片的弹性可用电容C来等效,C的值很小,一般只有0.00020.1pF。晶片振动时因摩擦而造成的损耗用R来等效,它的数值约为100Ω。由于晶片的等效电感很大,而C很小,R也小,因此回路的因数Q很大,可达1000~10000。加上晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关,而且可以做得准确,因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定度。
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