資訊來(lái)源: /
石英晶振作為一款頻率元件,很多方面的因素都會(huì)對(duì)晶振產(chǎn)品的輸出頻率信號(hào)造成極大的,比如晶振產(chǎn)品自身的固有特性等不可控因素之外,除了固有屬性以外,如溫度這樣的自然因素也會(huì)對(duì)它們的功能特性產(chǎn)生極大影響.今天主要說(shuō)的就是溫度方面的問(wèn)題,溫度一般是不可控的,一個(gè)恒溫的工作環(huán)境更是不可能的,因?yàn)椴粌H周?chē)鷾囟仍谧兓?/span>,而且電子產(chǎn)品在使用的時(shí)候也會(huì)隨著石英的時(shí)長(zhǎng)而產(chǎn)生熱量,故晶振周?chē)臏囟韧絹?lái)越高.
目前在電子產(chǎn)品日新月異的今天,成本問(wèn)題肯定是生產(chǎn)商考慮的重要因素,同樣對(duì)晶振的運(yùn)用也會(huì)考慮到成本因素,因此工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí),因有源晶體振蕩器(俗稱(chēng)鐘振)比普通無(wú)源諧振器價(jià)格高出5~10倍,從而更多地選擇使用無(wú)源的晶體運(yùn)用到電路中;只有在一些高端產(chǎn)品如工控類(lèi)、高速通信類(lèi)產(chǎn)品才比較青睞使用有源晶振,因此就產(chǎn)生了以上常見(jiàn)的問(wèn)題.
究其原因,無(wú)源晶振的使用效果不僅取決于晶振本身的指標(biāo),還與振蕩電路的設(shè)計(jì)匹配關(guān)聯(lián)性極大,也常常出現(xiàn)匹配不理想的狀況.有源晶振是直接將晶體與鐘振IC"捆綁"封裝調(diào)試后,提供給用戶(hù),避免了客戶(hù)端因晶體負(fù)載匹配不當(dāng),造成電路頻率漂移的麻煩,下面來(lái)淺談?dòng)性淳д?/span>(鐘振)是如何做到避免以上不良的.
石英晶體俗稱(chēng)水晶,成分為二氧化硅,具有"壓電效應(yīng)"和的品質(zhì)因數(shù),被應(yīng)用于各種振蕩電路,其頻率穩(wěn)定度一般可以達(dá)到10-6~10-8數(shù)量級(jí),甚至更高.然而其頻率精度受到石英晶體自身所固有的兩個(gè)特性影響：頻率牽引量(TS)和溫漂.頻率牽引量是描述石英晶體頻率精度隨著負(fù)載電容變化而變化的物理量,單位為PPM/PF.溫漂是描述晶體頻率精度隨著溫度的變化而變化的物理量,為石英晶體所固有的特性,其頻率溫度曲線與石英晶片的切型和切角有關(guān).從用戶(hù)使用角度講,用戶(hù)沒(méi)法改變晶片的切角切型,卻很容易改變振蕩回流的負(fù)載,也正因此原因,客戶(hù)在使用石英晶體諧振器時(shí),容易出現(xiàn)因負(fù)載不匹配造成的頻率漂移現(xiàn)象.
鐘振之所具有高精度和高穩(wěn)定度,原因在于鐘振內(nèi)部使用了專(zhuān)業(yè)振蕩IC,已經(jīng)在未對(duì)鐘振封裝前,通過(guò)對(duì)水晶片上的電極噴銀或者刻蝕等方式改變晶片厚度對(duì)晶體頻率進(jìn)行微調(diào),從而使振蕩電路輸出想要的目標(biāo)頻率,避免了因負(fù)載不匹配造成的頻率漂移,提高了振蕩電路的精度.
上文提到石英晶體還有一個(gè)重要的特性--溫漂.所有的石英晶體材料做成的頻率器件,均有一定的溫漂.溫漂成為影響石英晶體諧振器及石英晶體振蕩器頻率精度的重要因素.溫補(bǔ)晶振(TCXO),恒溫晶振(OCXO),都是針對(duì)晶體的頻率溫度特性做相應(yīng)的補(bǔ)償,頻率精度TCXO小于±2.5ppm,OCXO小于±10ppb(1ppb=10-3ppm),甚至更高.溫度補(bǔ)償,成為彌補(bǔ)石英晶體溫漂的重要手段.然而,市面上針對(duì)KHZ級(jí)別的溫補(bǔ)鐘振少之又少,其原因,我可以從晶體的切型方面分析.
溫度方面的問(wèn)題在上述內(nèi)容中已經(jīng)做了詳細(xì)介紹,從那些內(nèi)容也可以看出溫度幾乎不可控,所以解決起來(lái)也相當(dāng)麻煩;就我個(gè)人來(lái)看,有源晶振系列產(chǎn)品普遍精度較高,而且對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性比較強(qiáng),甚至還有一款較為特殊的石英晶體振蕩器:溫補(bǔ)晶振,這款晶振具備溫度補(bǔ)償電路,它之所以特殊就是因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)周?chē)臏囟妊a(bǔ)償做相應(yīng)的補(bǔ)償工作,然后改變頻率變化量,但是這也是有限度的,超出極限同樣會(huì)損壞產(chǎn)品.當(dāng)然還有上述提到的恒溫晶振也是相當(dāng)不錯(cuò)的,具體的可根據(jù)自己的產(chǎn)品需求來(lái)選擇.