石英晶振也稱為石英晶體振蕩器(有源晶振),它是一種高穩(wěn)定度和高精度的電子元器件,一度被廣泛應(yīng)用于基站,衛(wèi)星,通訊系統(tǒng),GPRS導(dǎo)航系統(tǒng)等各種振蕩電路中,在通訊系統(tǒng)中一般用于頻率發(fā)生器,是為數(shù)據(jù)處理設(shè)備產(chǎn)生信號(hào)頻率及指定的系統(tǒng)提供基準(zhǔn)信號(hào).
有許多的工程,在電路中使用石英晶振時(shí),經(jīng)常會(huì)碰到一些問(wèn)題,比如說(shuō)在電路中使用的晶振和原先設(shè)計(jì)時(shí)匹配并不理想,還有就是晶振的溫漂過(guò)大,還有就是晶振焊接上之后竟然不起振等等這些問(wèn)題,這些問(wèn)題如果處理不好,可能會(huì)影響產(chǎn)品的性能或者致使產(chǎn)品不能使用等問(wèn)題.
在電子產(chǎn)品高速發(fā)展的今天,各大電子產(chǎn)品生產(chǎn)商首要考慮的便是成本問(wèn)題,所以在選型上都是優(yōu)先考慮石英晶體諧振器(無(wú)源晶振),雖然在穩(wěn)定度和精度上有源晶振比之無(wú)源晶振要高出許多,自然價(jià)格方面也是要高出許多的,大概同參數(shù)的晶振中,有源晶振比無(wú)源晶振的價(jià)格要高出5~10倍.進(jìn)而各大生產(chǎn)廠家會(huì)優(yōu)先考慮無(wú)源晶振來(lái)應(yīng)用于電路中.只有在一些高端的電子產(chǎn)品設(shè)備中,才會(huì)用石英晶體振蕩器.那么在電路中使用無(wú)源晶振問(wèn)題就來(lái)了,原因就在于無(wú)源晶振的使用效果不單取決于晶振本身,還與振蕩電路的設(shè)計(jì)有關(guān),主要是匹配關(guān)聯(lián)性,所以比較容易出現(xiàn)匹配不理想的問(wèn)題.

之前我司技術(shù)部介紹的文章"走在世界科技發(fā)展前沿的——石英晶振"中提到過(guò)石英晶體俗稱水晶,成分是由二氧化硅組成,因?yàn)榫哂刑厥獾膲弘娦?yīng)及極高的品質(zhì)因數(shù),才被選擇應(yīng)用于各種振蕩電路中的.然而,石英晶體諧振器的頻率精度受到石英自身的兩個(gè)因素影響,既是頻率牽引量和溫漂.頻率牽引量是石英晶體諧振器的頻率精度(ppm)隨著負(fù)載電容(pF)的變化而變化的物理量.溫漂是石英晶體諧振器的頻率精度隨著周圍溫度的變化而產(chǎn)生的物理量,這是石英的本身的特性,其溫度曲線和石英的切型及切角有關(guān).從客戶在使用石英晶振的角度來(lái)講,用戶沒(méi)有辦法去改變石英的切型和切角,但是卻很容易去改變振蕩回流的負(fù)載,也正是這個(gè)原因,許多客戶在使用石英晶體諧振器時(shí),很容易就出現(xiàn)因負(fù)載電容不匹配從而造成的頻率漂移現(xiàn)象.
石英晶體振蕩器之所以具有高穩(wěn)定度和高精度,是因?yàn)橛性淳д衿鋬?nèi)部使用了專業(yè)的振蕩IC,已經(jīng)在石英晶體振蕩器未完成封裝之前,通過(guò)對(duì)石英晶片上的電極鍍銀或刻蝕等方式來(lái)改變石英晶片厚度對(duì)晶體頻率進(jìn)行微調(diào),從而使石英晶體振蕩器在振蕩電路中輸出想要的特定頻率,更好的避免了因負(fù)載電容不匹配而造成的頻率漂移現(xiàn)象,進(jìn)而提高了振蕩電路的精度.
上文中提到過(guò),石英具有的一個(gè)重要的特性"溫度漂移",其實(shí),用石英晶片所生產(chǎn)的所有的頻率元件都或多或少的"遺傳"了這一特性,溫度漂移便成為了影響無(wú)源晶振和有源晶振頻率精度的罪魁禍?zhǔn)?其中,溫度補(bǔ)償式石英晶體振蕩器(TCXO,簡(jiǎn)稱溫補(bǔ)振蕩器)和恒溫控制式石英晶體振蕩器(OCXO,簡(jiǎn)稱恒溫振蕩器)這兩款產(chǎn)品都是針對(duì)石英晶片的溫漂特性所做出的補(bǔ)償模式.因此,為了彌補(bǔ)石英晶片的溫漂現(xiàn)象,溫度補(bǔ)償便成為現(xiàn)階段石英晶振工程師們的重要手段.

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石英晶體振蕩器"遺傳"了石英晶片的特性——溫漂

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