关于石英晶振的认识

关于石英晶振的认识
石英晶体振荡器是目前精确度和稳定度最高的振荡器，广泛应用于全球定位系统（GPS）和移动通信等各种系统中。石英晶体振荡器是由品质因素极高的谐振器（石英晶体振子）和振荡电路组成。石英晶体元器件主要用于通信、计算机、彩色电视机、钟表、音像制品、其它家用电器、电子玩具、医用电子设备、汽车电子、广播电视设备以及仪器仪表等各个方面。

晶体的品质、切割取向、晶体振子结构及电路形式等因素共同决定了振荡器的性能。国际电工委员会（IEC）将石英晶体振荡器分为4类：即普通晶体振荡器（SPXO）、电压控制式晶体振荡器（VCXO）、温度被偿式晶体振荡器（TCXO）、电压控制式晶体振荡器（OCXO）。当前石英晶体振荡器的发展，不仅表现在系列品种的增加和市场需求量的增长方面，而且体现在产品技术创新上。
技术方面主要有以下几点：

a.
小型化、薄型化和片式化为满足以移动电话为代表的便携式产品轻、薄、短、小的要求，石英晶体振荡器的封装由传统的裸金属外壳向覆塑料金属和陶瓷封装转变，近年来TCXO器件平均缩小了30多倍，有的近100倍。采用SMD封装的TCXO的厚度不足2mm，5×3mm尺寸的器件已经上市。在几种主要类型的石英晶体振荡器中，TCXO的体积缩小最明显，其次是VCXO。石英晶体振荡器体积的进一步缩小，使得晶体振子的频率可变范围变小，并使温度被偿困难化。同时，片式封装的回流焊作业至少要在240℃下一直持续约10秒钟，如不采取局部散热措施，很难使石英晶体振子的频率偏移量控制在±0.5×10 -6范围内，需要说明的是：此类器件远未进入微型化的极限，体积的进一步缩小仍有一定的余量。
b.
b.高精度与高稳定化移动通信技术的发展之所以能使石英晶体振荡器焕发出勃勃生机，关键在于其具有很高的频率精度和稳定度，目前即使是无补偿式的晶体振荡器，其总精度也能达到±25ppm。在TCXO、VCXO和OCXO三种类型的器件中，OCXO的频率稳定度最高，面VCXO的频率稳定度则相对稍许逊色一些。 在0～70℃范围内，VCXO的频率稳定度一般为±0.0001～5ppm。VCXO主流产品的频率稳定度大多控制在±25ppm以下，频率调整范围可达±25～±100ppm，老化率低于±2ppm/年。目前，OCXO产品的一般水平是：频率稳定度在±0.001ppm（-20～60℃），年老化率低于±0.05ppm。虽然OCXO体积较大，但在精密频率计数器、频谱及网络分析仪、基站及导航等领域中仍被广泛应用。
c.
c.低噪声，高频化在全球定位系统（GPS）中是不允许频率颤抖的，相位噪声则是表征振荡器频率颤抖的一个重要参数。对OCXO器件来说，GPS系统往往要求其具有较高的抑制相位噪声的能力。这使得OCXO主流产品的相位噪声性能有了很大改善。目前除VCXO外，其它类型的晶体振荡器的最高输出频率一般不过200MHz。目前，提高VCXO振荡频率主要依靠石英晶体SAW谐振器、变容二极管、串联电感器及放大器组成的压控SAW振荡器（VCSO）来完成。 在GSM和PDC等移动电话所有的振荡器中，频率较高的是UCV4系列压控振荡器（VCO），其频率范围为650～1700MHz，电源电压为2.2～3.3V，工作电流为8～10mA。

晶振滤波