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深圳溫補(bǔ)晶振設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間:2022-09-25   點(diǎn)擊量:821

是不同振蕩器類(lèi)型的典型溫度穩(wěn)定性的示意圖,范圍從標(biāo)準(zhǔn)VCXO的50ppm到高性能OCXO的0.2ppb.軸反轉(zhuǎn)使得曲線(xiàn)在增加溫度穩(wěn)定性的方向上增長(zhǎng).TCXO穩(wěn)定性范圍涵蓋VCXO和OCXO之間的中間位置(在某些情況下,重疊某些OCXO性能).溫補(bǔ)晶振晶體振蕩器是指從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片(簡(jiǎn)稱(chēng)為晶片),石英晶體諧振器溫補(bǔ)晶振

一、頻率穩(wěn)定性晶體振蕩器的主要特性之一是工作溫度內(nèi)的穩(wěn)定性,它是決定振蕩器價(jià)格的重要因素.穩(wěn)定性愈高或溫度范圍愈寬,器件的價(jià)格亦愈高.工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的-40~+75℃這個(gè)范圍往往只是出于設(shè)計(jì)者們的習(xí)慣,倘若-30~+70℃已經(jīng)夠用,那么就不必去追求更寬的溫度范圍.設(shè)計(jì)工程師要慎密決定特定應(yīng)用的實(shí)際需要,然后規(guī)定振蕩器的穩(wěn)定度.指標(biāo)過(guò)高意味著花錢(qián)愈多.晶體老化是造成頻率變化的又一重要因素.根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)品的預(yù)期壽命不同,有多種方法可以減弱這種影響.晶體老化會(huì)使輸出頻率按照對(duì)數(shù)曲線(xiàn)發(fā)生變化,也就是說(shuō)在產(chǎn)品使用的第一年,這種現(xiàn)象才最為顯著.,簡(jiǎn)稱(chēng)為石英晶體或晶體、晶振;而在封裝內(nèi)部添加LC組成振蕩電路的晶體元件稱(chēng)為晶體振蕩器。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝,也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。變?nèi)荻O管D兩端所加電壓(即補(bǔ)償電壓)由溫補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)輸出,溫補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)隨溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電壓,變?nèi)荻O管容量隨之改變,以抵消諧振器頻率隨溫度的變化,可使輸出頻率基本不變。溫補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償電壓的測(cè)量多為人工手動(dòng)完成。用小功率直流電壓源代替溫補(bǔ)網(wǎng)絡(luò),改變溫度到目標(biāo)點(diǎn)并保溫,然后調(diào)節(jié)電壓源輸出,使振蕩器輸出達(dá)到中心頻率,此時(shí)電壓源輸出即為該溫度點(diǎn)的補(bǔ)償電壓;在各測(cè)試溫度點(diǎn)重復(fù)以上操作,得到一組數(shù)據(jù),即V-T曲線(xiàn)數(shù)據(jù)。這種手動(dòng)測(cè)量方法效率低下,人力成本較高,而且手工記錄測(cè)試數(shù)據(jù),容易產(chǎn)生誤差,難以實(shí)現(xiàn)精確快速的優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)。

溫補(bǔ)晶振一個(gè)溫補(bǔ)晶振,可以通過(guò)測(cè)量溫度,然后自動(dòng)調(diào)整外部的匹配電容矩陣(改變接入的電容值)從而使頻率變得更準(zhǔn)確和穩(wěn)定。用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒p少頻率失真,因?yàn)檎袷幤鞴ぷ鲿r(shí)由于電阻的作用(晶體管或者集成電路都有內(nèi)阻)就會(huì)有溫升高低電平(“1”and“0”level)。7)工作電流、功耗(Inputcurrent,powerconsumption)8)頻率溫度穩(wěn)定度(Frequencystabilityovertemp.)其它條件不變時(shí),由于振蕩器工作在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)引起的相對(duì)于基準(zhǔn)溫度時(shí)的頻率偏移。,溫度升高對(duì)半導(dǎo)體影響很大,會(huì)使半導(dǎo)體的工作點(diǎn)發(fā)生飄移從而導(dǎo)致振蕩頻率的變化,這些變化對(duì)使用者來(lái)說(shuō)影響很大如無(wú)線(xiàn)電通訊、本地時(shí)鐘(單片機(jī)或者電腦)要求頻率高度穩(wěn)定,所以開(kāi)發(fā)商生產(chǎn)出具有溫度補(bǔ)償性能的有源振蕩器,這些具有溫度補(bǔ)償?shù)木w振蕩器頻率變化非常低,可以長(zhǎng)期穩(wěn)定工作提供高穩(wěn)定性頻率基準(zhǔn)。

溫補(bǔ)晶振目前溫補(bǔ)晶振的技術(shù)水平的提高并沒(méi)進(jìn)入到極限,創(chuàng)新的內(nèi)容和潛力仍較大。其中主要的有兩點(diǎn):一是小型化會(huì)使石英晶體振子的頻率可變幅度變小溫補(bǔ)晶振2[頻域表征]⑴單邊相位噪聲功率譜密度,晶振輸出信號(hào)的頻譜中,用偏離載頻fHz處每Hz帶寬內(nèi)單邊相位噪聲功率與信號(hào)功率之比的分貝(dB)量,可寫(xiě)作£(f)單位為dB/Hz。⑵頻譜純度:是量度晶振內(nèi)部噪聲及雜散譜的尺度。通常用單邊噪聲功率譜密度來(lái)表示。,溫度補(bǔ)償更加困難;二是片式封裝后在其接作業(yè)中,由于焊接溫度遠(yuǎn)高于溫補(bǔ)晶振的最大允許溫度,會(huì)使晶體振子的頻率發(fā)生變化,若不采限局部散熱降溫措施,難以將溫補(bǔ)晶振的頻率變化量控制在±0.5×10-6以下。
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