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了解振荡器内部的晶体类型

作者:爱普生代理江苏南山 发布时间:2021-07-09分类:基础知识浏览:96次

每个石英晶体振荡器的内部都有一种叫做水晶坯的东西。晶体毛坯是晶体振荡器的谐振元件,当受到电压电位时,它将开始以“基频”振动和振荡。正如您可能想象的那样,制造晶体毛坯的方式会对晶体振荡器性能产生重大影响。对晶体和晶体振荡器性能影响*大的制造步骤之一是切割晶体毛坯时石英的方向.

晶体坯是从一块较大的石英块上切割下来的,由于石英是晶体,因此材料的内部结构是一种可预测的晶格结构。因此,晶格结构的方向或角度可以产生不同的晶体坯“切割”。OCXO(恒温控制晶体振荡器)中使用的两种常见的石英晶体切割是 AT 切割和 SC 切割。就像任何其他工程或设计决策一样,它们都有自己的优点和缺点,必须在频率控制设备的设计阶段进行权衡。

AT 是温度补偿切割,这意味着切割的方向使得晶格的温度系数对晶体性能的影响*小。

SC(应力补偿)也是温度补偿。SC 切割初于 1974 年开发,是一种双旋转切割(类似于木工的复合斜切切割)。

在为特定应用选择晶体振荡器时,了解晶体振荡器核心的晶体类型很重要。AT 切割和 SC 切割之间不同的关键参数是频率与温度稳定性、晶体老化、g 灵敏度、初始频率精度、可用性和成本。 

频率与温度

频率与温度稳定性是描述晶体振荡器的频率输出如何随温度变化的规范。FvT 性能以十亿分之几或 PPB 来衡量。   SC 切割将改善晶体振荡器的性能。主要原因是晶体转折点附近曲线的斜率。通常,SC 切割的斜率是具有相同转折点的 AT 切割斜率的 1/3。  SC 切割提高 FvT 性能的另一个领域是在井下应用中看到的高温范围(-20C 至 +200C)下运行。与 AT 的 +27C 相比,拐点温度约为 +90C,SC 将在这些范围内实现更严格的稳定性。在这个扩展的温度范围内,改进可能高达 5 倍。参考晶体谐振器型号

水晶老化

晶体老化是描述晶体频率在晶体寿命期间如何变化的规范。  晶体老化是晶体振荡器内杂质的结果 。老化也用 PPB 来衡量。SC 切割对某些老化效应不太敏感,例如晶体安装应力、晶体毛坯电镀应力、电子设备性能的变化。

G-敏感性

G 灵敏度描述了冲击和振动对晶体振荡器频率输出的影响。G 敏感性以 PPB/G 为单位测量。由于石英晶体是一种在电压电位下振动的机电器件,因此引入振动会导致电输出特性发生变化。事实上,g 灵敏度是晶体振荡器相位噪声的主要贡献者。

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