石英晶振频率的老化率

2013-3-29 09:59:52 7607 晶振晶体

0 ` 频率元件石英晶振系列跟大多数电子元件器件一样，都会有一定的老化过程。就说晶振方面，本身是属于频率元件，随着时间越久频率就会相差越大，一般情况下石英晶振本身的偏差大概是在1年5ppm的范围。这样的偏差还是正常环境中的正常误差，有个别一些环境误差相对来说就会更大了，比如在极冷的天气和到炎热的环境频率的误差相对就会比较大。石英晶振频率的老化率：在恒定的环境条件下测量频率时，振荡频率和时间之间的关系。这种长期频率漂移是由石英晶体元件和振荡器电路元件的缓慢变化造成的，因此，其频率偏移的速率叫老化率，可用规定时限后的最大变化率（如±10ppb/天，加电72小时后），或规定的时限内最大的总频率变化（如：±1ppm/（第一年）和±5ppm/（十年））来表示。　　晶振老化是因为在生产石英晶体的时候存在应力、污染物、残留气体、结构工艺缺陷等问题。应力要经过一段时间的变化才能稳定，一种叫“应力补偿”的晶体切割方法（SC切割法）使晶体有较好的特性。　　污染物和残留气体的分子会沉积在晶体片上或使晶体电极氧化，振荡频率越高，所用的晶体片就越薄，这种影响就越厉害。这种影响要经过一段较长的时间才能逐渐稳定，而且这种稳定随着温度或工作状态的变化会有反复——使污染物在晶体表面再度集中或分散。因此，频率低的晶振比频率高的晶振、工作时间长的晶振比工作时间短的晶振、连续工作的晶振比断续工作的晶振的老化率要好。　　　说明：TCXO的频率老化率为：±0.2ppm～±2ppm（第一年）和±1ppm～±5ppm（十年）（除特殊情况，TCXO很少采用每天频率老化率的指标，因为即使在实验室的条件下，温度变化引起的频率变化也将大大超过温度补偿晶体振荡器每天的频率老化，因此这个指标失去了实际的意义）。OCXO的频率老化率为：±0.5ppb～±10ppb/天（加电72小时后），±30ppb～±2ppm（第一年），±0.3ppm～±3ppm（十年）。　短稳：短期稳定度，观察的时间为1毫秒、10毫秒、100毫秒、1秒、10秒。　KDS晶振的输出频率受到内部电路的影响(晶体的Q值、元器件的噪音、电路的稳定性、工作状态等)而产生频谱很宽的不稳定。测量一连串的频率值后，用阿伦方程计算。相位噪音也同样可以反映短稳的情况(要有专用仪器测量)。　　重现性：定义：晶振经长时间工作稳定后关机，停机一段时间t1(如24小时)，开机一段时间t2(如4小时)，测得频率f1，再停机同一段时间t1，再开机同一段时间t2，测得频率f2。重现性=(f2-f1)/f2。　　频率压控范围：将频率控制电压从基准电压调到规定的终点电压，晶体振荡器频率的最小峰值改变量。　说明：基准电压为＋2.5V，规定终点电压为＋0.5V和＋4.5V，压控振荡器在＋0.5V频率控制电压时频率改变量为-2ppm，在＋4.5V频率控制电压时频率改变量为＋2.1ppm，则VCXO电压控制频率压控范围表示为：≥±2ppm(2.5V±2V)，斜率为正，线性为+2.4%。　压控频率响应范围：当调制频率变化时，峰值频偏与调制频率之间的关系。通常用规定的调制频率比规定的调制基准频率低若干dB表示。　说明：有源晶振VCXO频率压控范围频率响应为0～10kHz。　频率压控线性：与理想（直线）函数相比的输出频率-输入控制电压传输特性的一种量度，它以百分数表示整个范围频偏的可容许非线性度。　说明：典型的VCXO频率压控线性为：≤±10%，≤±20%。简单的VCXO频率压控线性计算方法为(当频率压控极性为正极性时)：　　频率压控线性＝±((fmax-fmin)/ f0)×100% 　　fmax：VCXO在最大压控电压时的输出频率　　fmin：VCXO在最小压控电压时的输出频率　　f0：压控中心电压频率　单边带相位噪声￡(f)：偏离载波f处，一个相位调制边带的功率密度与载波功率之比。　输出波形：从大类来说，输出波形可以分为方波和正弦波两类。　方波主要用于数字通信系统时钟上的，表晶体，32.768KHZ对方波主要有输出电平、占空比、上升/下降时间、驱动能力等几个指标要求。随着现在高科技技术迅速的发展，电话通信、卫星导航，雷达和无线高速数传等产品中，需要高精度的信号源作为日趋复杂的基带信息的载波。因为一个带有寄生调幅及调相的载波信号（不干净的信号）被载有信息的基带信号调制后，这些理想状态下不应存在的频谱成份（载波中的寄生调制）会导致所传输的信号质量及数传误码率明显变坏。所以作为所传输信号的载体，载波信号的干净程度（频谱纯度）对通信质量有着直接的影响。对于正弦波，通常需要提供例如谐波、噪声和输出功率等指标。当然相关的传输速度，以及无线通话，卫星导航的发射接收，很多方面靠的还是声表面滤波器的滤波效果，当一些比较高端的无线发射接收故障或者不稳定时，很多时候都是跟滤波有一定的箱关联。作者：晶振帝国 ` 0
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