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首頁金洛博客 溫補晶振資料大雜燴

溫補晶振資料大雜燴

    無處不在、無所不能的電腦，已歷經(jīng)了50多個春華秋實。50余年在人類的歷史長河中只是一瞬間，電腦卻徹底改變了我們的生活。電腦會有存在著好幾顆晶振，晶振又稱為石英晶體振蕩，電腦中的晶體振蕩器也分為無源晶振和有源晶振兩種類型。
    無源晶振與有源晶振的英文名稱不同，無源晶振為crystal（晶體），而有源晶振則叫做oscillator（振蕩器）。無源晶振是有2個引腳的無極性元件，需要借助于時鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號，自身無法振蕩起來，所以“無源晶振”這個說法并不準(zhǔn)確。有源晶振有4只引腳，是一個完整的振蕩器，其中除了石英晶振外，還有晶體管和阻容元件，因此體積較大。晶體振蕩器是一種時間/頻率器件，由晶體諧振器和振蕩電路組成。
晶體振蕩器按照其功能類型可分為四種： 
SPXO  簡單封裝晶體振蕩器
VCXO  電壓控制晶體振蕩器
TCXO  溫度控制晶體振蕩器 溫度補償晶體振蕩器
OCXO  恒溫晶體振蕩器 溫度控制晶體振蕩器
C、常規(guī)批量生產(chǎn)可達到的穩(wěn)定度：
溫度范圍 SPXO VCXO TCXO OCXO
0 to 70℃ 10 ppm 10 ppm 0.1 ppm 0.005 ppm
-20 to 70℃ 25 pp 25 ppm 0.3 ppm 0.01 ppm
-40 to 85℃ 30 ppm 30 ppm 0.5 ppm 0.03 ppm
-40 to 85℃ 50 ppm 50 ppm 1.0 ppm N/A
 
工作溫度范圍內(nèi)的穩(wěn)定度要求 典型應(yīng)用 振蕩器類型
±0.2ppm 電信傳輸設(shè)備的時鐘基準(zhǔn) OCXO
±0.2～±0.5ppm 電信傳輸設(shè)備的Stratum 3時鐘基準(zhǔn), ,帶模擬集成電路的 TCXO
±0.5～±1.0ppm 軍用無線電設(shè)備,E-911蜂窩電話定位器,帶模擬集成電路的 TCXO
±1.0～±2.5ppm 移動無線電設(shè)備(例如應(yīng)急通信設(shè)備) TCXO
±2.5～±10ppm 移動電話 帶電熱調(diào)節(jié)的 TCXO
±10～±20ppm 傳真機 TCXO,VCXO,SPXO
> ±20ppm 計算機時鐘信號源 SPXO/XO
具體來講講溫補晶振，溫補晶振即溫度補償晶體振蕩器（TCXO），是通過附加的溫度補償電路使由周圍溫度變化產(chǎn)生的振蕩頻率變化量削減的一種石英晶體振蕩器。
頻率準(zhǔn)確度  在標(biāo)稱電源電壓、標(biāo)稱負載阻抗、基準(zhǔn)溫度（25℃）以及其他條件保持不變，晶體振蕩器的頻率相對與其規(guī)定標(biāo)稱值的最大允許偏差，即（fmax-fmin）/f0；   
溫度穩(wěn)定度  其他條件保持不變，在規(guī)定溫度范圍內(nèi)晶體振蕩器輸出頻率的最大變化量相對于溫度范圍內(nèi)輸出頻率極值之和的允許頻偏值，即（fmax-fmin）/（fmax+fmin）；   
頻率調(diào)節(jié)范圍  通過調(diào)節(jié)晶振的某可變元件改變輸出頻率的范圍。   
調(diào)頻（壓控）特性  包括調(diào)頻頻偏、調(diào)頻靈敏度、調(diào)頻線性度。  
①調(diào)頻頻偏：壓控晶體振蕩器控制電壓由標(biāo)稱的最大值變化到最小值時輸出頻率差。  
②調(diào)頻靈敏度：壓控晶體振蕩器變化單位外加控制電壓所引起的輸出頻率的變化量。  
③調(diào)頻線性度：是一種與理想直線（最小二乘法）相比較的調(diào)制系統(tǒng)傳輸特性的量度。   
負載特性  其他條件保持不變，負載在規(guī)定變化范圍內(nèi)晶體振蕩器輸出頻率相對于標(biāo)稱負載下的輸出頻率的最大允許頻偏。   
電壓特性  其他條件保持不變，電源電壓在規(guī)定變化范圍內(nèi)晶體振蕩器輸出頻率相對于標(biāo)稱電源電壓下的輸出頻率的最大允許頻偏。   
雜波  輸出信號中與主頻無諧波（副諧波除外）關(guān)系的離散頻譜分量與主頻的功率比，用dBc表示。   
諧波 諧波分量功率Pi與載波功率P0之比，用dBc表示。   
頻率老化  在規(guī)定的環(huán)境條件下，由于元件（主要是石英諧振器）老化而引起的輸出頻率隨時間的系統(tǒng)漂移過程。通常用某一時間間隔內(nèi)的頻差來量度。對于高穩(wěn)定晶振，由于輸出頻率在較長的工作時間內(nèi)呈近似線性的單方向漂移，往往用老化率（單位時間內(nèi)的相對頻率變化）來量度。   
日波動，指振蕩器經(jīng)過規(guī)定的預(yù)熱時間后，每隔一小時測量一次，連續(xù)測量24小時，將測試數(shù)據(jù)按S=（fmax-fmin）/f0式計算，得到日波動。   
開機特性  在規(guī)定的預(yù)熱時間內(nèi)，振蕩器頻率值的最大變化，用V=（fmax-fmin）/f0表示。   
相位噪聲  短期穩(wěn)定度的頻域量度。用單邊帶噪聲與載波噪聲之比£（f）表示，£（f）與噪聲起伏的頻譜密度Sφ（f）和頻率起伏的頻譜密度Sy（f）直接相關(guān)，由下式表示： 
f2S（f）=f02Sy（f）=2f2£（f）  
f—傅立葉頻率或偏離載波頻率；f0—載波頻率。
    隨著精度、低功耗和小型化，仍然是溫補晶振的研究課題。在小型化與片式化方面，面臨不少困難，其中主要的有兩點：一是小型化會使石英晶振的頻率可變幅度變小，溫度補償更加困難；二是片式封裝后在其接作業(yè)中，由于焊接溫度遠高于溫補晶振的最大允許溫度，會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，難以將溫補晶振的頻率變化量控制在±0.5×10－6以下。但是，溫補晶振的技術(shù)水平的提高并沒進入到極限，創(chuàng)新的內(nèi)容和潛力仍較大。
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