石英晶体振荡器的频率稳定性因素有哪些

浏览量: 上传更新:2019-12-31 21:50

石英晶体振荡器

在恒定的负载和温度的条件下,输出电压源给到晶领会发生机械振荡,进而发生特定频率的电压信号,称为石英晶体振荡器。所发生的频率与晶体的形状和巨细有联系,晶体越薄,共振频率越高,且晶体经过切开后不能发生任何的其他频率。

振荡器电路图.jpg

主要的影响要素

对于石英晶体振荡器而言,有许多要素影响到系统的频率稳定性,如:老化、噪声、温度、坚持电路、可坚持性、磁场、湿度、电源电压与震动。下面介绍某些重要要素:

① 不稳定要素-时刻

老化与短期是时刻影响频率不稳定性的主要要素。老化是由于振荡器内部变化形成的频率的长期系统性变化。虽然老化影响频率范围只要几PPM,但对于DTV或机顶盒这类需精确频率系统的产品来说特别重要。而短期的不稳定性本质上具有随机性,往往能够定义为噪声。影响老化的要素有很多,如:质量搬运、晶体受到的应力、热膨胀、安装受力、键合单元、晶振的驱动电平以及DC偏置等都会影响到晶振的使用期限。理想状态下,短期的石英晶体振荡器的输出是完美的正弦波。但是理想系统中随机噪声或闪烁噪声会导致信号的相位偏移,然后形成频率为了坚持2nπ相位条件而发生改动。相位斜率dφ/df与QL成正比,必须坚持高值,以确保最高的频率稳定性。为了维持高相位斜率,Cm 应当尽或许小。因此,fs与fp之间电抗/频率的斜率越大,则频率稳定性越高。

② 不稳定要素-温度

不同产品的诉求,对温度的诉求不一样。一般,石英晶体振荡器的温度分为民、企、工、航天等级别,温度范围在-40℃~+150℃,但是随着升至极端温度,额定频率的变化开始增大,有或许达到几十ppm.计算等应用能够接受这一点,可是对于导航、雷达、无线电通信、卫星通信等对准确度与精度要求极高的应用来说,则无法接受这种巨大变化。因此,此类应用需求在系统中添加额外的补偿元件

③ 不稳定要素-可调谐性

对于频率范围要求不高或较宽的频率范围内可调谐性会导致不稳定性。为了实现可调谐性,需求采用滤波器消除剩余的频率模式。但是这样会影响到可协调性很难实现更高的频率稳定性,由于负载电抗会受到滤波器中使用的变抗器的杂散电容与电感的影响。

④ 不稳定要素-坚持电路

当在晶振中添加外部负载电容器时,电容器与杂散电容的容差会导致实际负载电容偏离所需值。负载电容的这种变化也会形成频率改动。其可从下式求出:

振荡器坚持电路计算公式.jpg

*Cm:晶振动生电容;

*CS:晶振分流电容;

*CL_NOM:负载电容;

*CL:实际电容。

 
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