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)生信號頻率及指定的系統(tǒng)提供基準(zhǔn)信號.
有許多的工程,在電路中使用石英晶振時(shí),經(jīng)常會碰到一些問題,比如說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大,還有就是晶振焊接上之后竟然不起振等等這些問題,這些問題如果處理不好,可能會影響產(chǎn)品的性能或者致使產(chǎn)品不能使用等問題.
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題,所以在選型上都是優(yōu)先考慮石英晶體諧振器(無源晶振),雖然在穩(wěn)定度和精度上有源晶振比之無源晶振要高出許多,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,有源晶振比無源晶振的價(jià)格要高出5~10倍.進(jìn)而各大生產(chǎn)廠家會優(yōu)先考慮無源晶振來應(yīng)用于電路中.只有在一些高端的電子產(chǎn)品設(shè)備中,才會用石英晶體振蕩器.那么在電路中使用無源晶振問題就來了,原因就在于無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講,用戶沒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,通過對石英晶片上的電極鍍銀或刻蝕等方式來改變石英晶片厚度對晶體頻率進(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,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,簡稱溫補(bǔ)振蕩器)和恒溫控制式石英晶體振蕩器(OCXO,簡稱恒溫振蕩器)這兩款產(chǎn)品都是針對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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