高穩恒溫晶振

高穩定恒溫晶振在電路中的應用

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發表時間:2022-04-24 07:47作者:同步天下來源:原創

晶振是電路中常用用的時鐘元件,全稱是叫晶體震蕩器,在單片機系統里晶振的作用非常大,他結合單片機內部的電路,產生單片機所必須的時鐘頻率,單片機的一切指令的執行都是建立在這個基礎上的,晶振的提供的時鐘頻率越高,那單片機的運行速度也就越快。

晶振用一種能把電能和機械能相互轉化的晶體在共振的狀態下工作,以提供穩定,精確的單頻振蕩。在通常工作條件下,普通的晶振頻率絕對精度可達百萬分之五十。高級的精度更高。

晶振的作用是為系統提供基本的時鐘信號。通常一個系統共用一個晶振,便于各部分保持同步。有些通訊系統的基頻和射頻使用不同的晶振,而通過電子調整頻率的方法保持同步。


恒溫晶振

晶振,全稱是石英晶體振蕩器,是一種高精度和高穩定度的振蕩器。通過一定的外接電路來,可以生成頻率和峰值穩定的正弦波。

是利用恒溫槽使晶體振蕩器中石英晶體諧振器的溫度保持恒定,將由周圍溫度變化引起的振蕩器輸出頻率變化量削減到最小的晶體振蕩器。OCXO是由恒溫槽控制電路和振蕩器電路構成的。通常人們是利用熱敏電阻“電橋“構成的差動串聯放大器,來實現溫度控制。

恒溫晶振,由于晶體振蕩器的震蕩頻率會隨著溫度的變化而變化,故為了保持頻率的穩定性,將晶振控制在一個恒定的溫度下工作以此來提高晶振的相頻特性。

OCXO是高精度晶體振蕩器,技術壁壘、產品附加值、市場價格均較高,因此現階段其應用領域主要集中在通信基站、衛星導航等領域,軍工領域是其重要市場,民用領域市場規模較小。但隨著5G、無人駕駛、物聯網等產業迅速發展,民用領域對高精度晶體振蕩器的需求正在快速提升,未來OCXO在民用領域的應用規模有望快速攀升,但民用領域對OCXO的小型化、薄型化、噪聲、啟動速度等要求更高,因此OCXO技術還需不斷升級。

晶振電路都是在一個反相放大器的兩端接入晶振,再有兩個電容分別接入到晶振的兩端,另一個電容則接地,這兩個電容串聯的電容量就等于負載電容。

晶振起振原理

石英晶片所以能做振蕩電路(諧振)是基于它的壓電效應,從物理學中知道,若在晶片的兩個極板間加一電場,會使晶體產生機械變形;反之,若在極板間施加機械力,又會在相應的方向上產生電場,這種現象稱為壓電效應。

但當外加交變電壓的頻率與晶片的固有頻率(決定于晶片的尺寸)相等時,機械振動的幅度將急劇增加,這種現象稱為壓電諧振,因此石英晶體又稱為石英晶體諧振器。其特點是頻率穩定度很高。

恒溫晶振

SYN3627F型超高穩定度恒溫晶振輸出1路低相噪和超高穩定度的10MHz正弦信號,短期穩定度≤5.0E-13/s等特點。

主要性能指標

石英晶振的主要性能指標有:標稱頻率、頻率精度即調整頻差、頻率溫度特性、等效電阻以及機械性能、耐氣候性能等。

1)標稱頻率:在規定條件下,晶振輸出的中心頻率或頻率的標稱值。

頻率穩定度:任何晶振,在工作期間,頻率不穩定是絕對的,只是程度不同而已。晶振的輸出頻率隨時間變化。影響頻率不穩定的因素:老化、飄移和短穩等。

頻率老化率:在恒定的環境條件下,測量振蕩器頻率時,振蕩器頻率和時間之間的關系,即其頻率偏移的速率。這種長期頻率漂移是由晶體元件和振蕩器電路元件的自身參數緩慢變化造成的??捎靡幎〞r限后的最大變化率或規定的時限內最大的總頻率變化來表示。晶體老化是因為在生產晶體的時候存在應力、污染物、殘留、結構工藝缺陷等問題。

晶振的輸出頻率還受到內部電路的影響,晶體的Q值、元器件的噪聲以及電路的穩定性、工作狀態等,而產生頻譜很寬的不穩定。



短穩:短期穩定度,觀察的時間為1毫秒、10毫秒、100毫秒、1秒、10秒。

2)可選頻率范圍:某種規格的晶振可實現的頻率輸出范圍。

3)電源電壓:加在振蕩器電源端(Vcc)的能夠使振蕩器正常工作的電壓。

頻率壓控范圍:將頻率控制電壓從基準電壓調到規定的終點電壓,晶體振蕩器頻率的最小峰值改變量。

4)電源電流:振蕩器工作時,流過電源端(Vcc)的總電流。

5)開機特性(頻率穩定預熱時間):指開機后一段時間(如5分鐘)的頻率到開機后另一段時間(如1小時)的頻率的變化率。它表示了晶振達到穩定的速度。

1.調整頻差:在規定條件下,基準溫度時的工作頻率相對于標稱頻率的最大偏離值。

2.頻率溫度特性:具有其頻率隨溫度變化而變化的特性。頻率溫度特性的好壞一般用溫度頻差的大小表示。

溫度頻差或頻率溫度穩定度:在規定條件下,**溫度范圍內的工作頻率相對于基準溫度(25°C)時測量值的最大允許頻率偏差。

3.總頻差:在規定的時間內,由于規定的工作和非工作參數全部組合而引起的晶體振蕩器頻率與給定標稱頻率的最大偏差。

總頻差包括頻率溫度穩定度、頻率老化率造成的偏差、頻率電壓特性和頻率負載特性等共同造成的最大頻差。

相位噪聲:用于描述振蕩器的短期頻率波動,通常定義為載波發生某一頻率偏移時,在1Hz帶寬內的單邊帶功率密度,單位為dBc/Hz。

5.基準溫度:測量晶振參數時**的環境溫度。

6.工作溫度(范圍):技術條件中規定的一種環境溫度范圍。在該溫度范圍內,能夠保證振蕩器輸出頻率及其它各種特性能滿座指標要求。

7.諧振電阻:在規定條件下在諧振頻率時的等效電阻。通??山埔暈閯討B電阻R1。

8.負載諧振電阻:在規定條件下,石英諧振器和負載電容串聯,在負載諧振頻率時的等效電阻RL。

9.負載電容:從晶振引腳兩端向振蕩電路方向看進去的全部有效電容為該振蕩器加給石英晶振的負載電容。它和晶振一起決定振蕩器的工作頻率。

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