晶振频率稳定性的两个重要因素

  • Apr 19,2021
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由于晶振的使用及其广泛,被使用在各种电子相关的行业中.在实际应用中,输出信号后级的负载基本不变,而且晶振电源的供电也是稳定的,因此负载特性和电源特性相比温度特性对保持模式稳定度的影响要小很多,且日波动主要取决于晶振的温度稳定度,所以影响保持状态下稳定度指标的主要因素为日老化漂移和温度稳定度漂移.有如下两个主要要素

指定频率稳定性

频率稳定性或温度系数,根据其自身定义,有两个要素,频率变化(偏差)和温度范围.频率变化表示为标称设计频率的正偏差和负偏差,单位为Hz.,百分比或PPM.温度范围,也称为工作温度范围-OTR.通过陈述上限和下限来描述.晶体的相同稳定性规格的三个例子如下:

+/-100Hz.-40/+85度C*

+/-.001%-40/+85度.C*

+/-10PPM-40/+85度C*

*参考25度的频率.C.校准公差,老化和温度稳定性是ABSOLUTESTABILITY的组成部分,是添加剂.了解每个贴片晶振组件的限制及其对可制造性和成本/价格的影响非常重要.

频率偏差:

非常高精度:+/-2PPM(成本驱动因素)

高精度:+/-5PPM(成本驱动因素)

精度:+/-10PPM(中等成本驱动器)

SEMI-PRECISION:+/-20PPM

LOW精度:+/-30PPM

非精度:+/-100PPM

广义温度范围:

全军:-55/+125度C(成本动因)

军事:-55/+105度.C

SECONDARYMILITARY:-40/+90度C

工业:-40/+85度C

商业:-20/+70度C

OCXO(典型值)+75/+85度C

请注意,偏差和温度范围可以相互排斥.由于物理定律,存在局限性.在非常宽的温度变化下通常不可能存在窄频率偏差.降低频率偏差和/或加宽工作温度范围是石英晶体谐振器的主要成本驱动因素.

即使看起来存在将产生期望温度系数的切角,与切角相关的有限公差将使得谐振器的制造由于温度稳定性兼容谐振器的低产率而不实用.


其他对稳定性的影响

电场-影响双旋转谐振器;例如,5MHz基模SC切割谐振器的电极上的电压导致每伏特Δf/f=7×10-9.即使在正常工作温度下,电压也会导致扫描,这会影响(所有切割的)频率.

磁场-石英是反磁性的,但是,磁场会引起涡流,并且会影响谐振器封装和振荡器电路中的磁性材料.感应交流电压会影响变容二极管,AGC电路和电源."好"石英振荡器的典型频率电荷为每高斯10-10.

环境压力(海拔高度)-谐振器和振荡器封装的变形以及传热条件的变化会影响频率.

湿度-会影响振荡器电路,石英晶体振荡器的热特性,例如有机物吸收的水分会影响介电常数.

电源电压和负载阻抗-影响振荡器电路,间接影响谐振器的驱动电平和负载电抗.负载阻抗的变化改变了反射到振荡器环路中的信号的幅度或相位,这改变了振荡的相位(和频率).使用(低噪声)稳压器和缓冲放大器可以将效果降至最低.

气体渗透-晶振稳定性可受到过量的大气氢和氦扩散到“密封”贴片金属面晶振和玻璃外壳中的影响(例如,通过镍谐振器外壳的氢扩散,以及通过玻璃Rb标准灯泡的氦扩散).

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