关于有源晶振稳定性认知误解

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关于有源晶振稳定性认知误解

作者:扬兴晶振
日期:2019年11月01日 18:07
浏览量:411

       射频工程师很希望获得理想的晶体振荡器电路。即石英有源晶振在设备的整个寿命中以指定的频率传输而没有任何频率偏差。不幸的是,理想的电路世界是一个数学幻想。

  有许多因素会导致石英有源晶振的稳定性和频率漂移问题。为了尽可能避免这些问题,对精确的频率稳定性有深刻的了解。今天,我们将通过不同类型的有源晶振稳定性常见问题,如频率与温度稳定性、频率与负载稳定性、频率与货源稳定这个三方面来了解它们更多的信息。

晶振

  一、有源晶振频率与温度的关系

  温度在这里是我们列表的首位,因为它是导致频率漂移的最重要原因。相对于十亿分之一而言,湿度和压力的影响更大,但是通过在真空中或在惰性气体(例如氮气)中密封包装晶体,可以轻松克服这些环境影响。

  温度提出了更困难的挑战。温度变化会导致频率漂移在标准范围内达到数十ppm,并且在极端温度下会进一步恶化。

  诸如冷却风扇之类的简单系统级解决方案不适用于许多应用,但是可以在有源晶振集成电路(IC)本身中设计精确的控制,以检测和补偿环境温度的变化。

  对于开发人员而言,重要的是要理解,有源晶振的稳定性额定值(通常以25摄氏度为特征)并不代表该器件在整个温度范围内的精度。好消息是,有各种温度补偿有源晶振可用。

  TCXO-温度补偿有源晶振具有内部温度传感器,IC电路可使用该温度传感器来调节晶体频率。

  VCXO-压控有源晶振的频率可以通过外部施加的电压来调节。VCXO在频率调制(FM)和锁相环(PLL)系统中具有广泛的应用。 基本上是可变电压电容器的变容二极管能够实现频率的电压控制。

  OCXO-烤箱控制有源晶振对温度变化最有弹性。晶体被容纳在具有专用电路的外壳中,该电路被设计为加热晶体周围的区域,从而保持恒定的温度,并且无需进一步的漂移补偿。OCXO在正常工作条件下提供最低的漂移。

  二、有源晶振频率与负载的关系

  容性负载会影响频率。有源晶振必须与变化的负载相匹配,这是多种可用晶体组件的原因。

  还必须考虑最大驱动功率,以防止过度驾驶。 如果石英晶体不断暴露于超出预期最大功率的超速驱动条件下,它会迅速老化。

  甚至将其放置在板上也会影响电容性负载,无论是重新放置晶体本身还是重新布线其他组件。所有这些都是潜在的机械共振源,必须在有源晶振电路设计过程中加以考虑和测试。

  三、有源晶振频率与电源的关系

  电源负载的变化可能导致有源晶振电路的有效电阻发生变化,从而导致频率漂移。一种解决方案是使用稳压电源,以确保无论设备消耗多少电流,输出电压都将始终保持在电源的额定值。

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