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更多>>石英晶體振蕩器穩定性的常見誤解
來源：http://www.jqhs.com.cn 作者：康比電子 2019年06月03
Bliley晶振擁有85年制造宇宙最佳高性能頻率控制產品的經驗.廣泛的產品系列為市場提供了多功能性,可以在可靠性和成本效益的適當平衡的基礎上開發您的應用程序,康比電子這篇文章中,將帶大家了解有關這些不同類型的振蕩器穩定性以及如何管理它們的更多信息.您即將成為管理應用中頻率偏移的專家!RF工程師希望得到理想的晶體振蕩器電路.也就是說,石英晶體振蕩器在設備的整個壽命期間以指定的頻率發射而沒有任何頻率偏差.不幸的是,理想的電路世界是一種數學幻想.
導致石英振蕩器穩定性和頻率漂移問題的因素很多.為了盡可能地防止這些問題,牢固地了解精確的頻率穩定性將有助于為您提供保持應用程序性能最佳的工具.但還有另一個問題......
不幸的是,我們注意到在石英晶體振蕩器穩定性方面存在許多誤解.更具體地說,關于不同類型的穩定性問題,往往會有很多常見問題解答,包括......
頻率與溫度穩定性
頻率與負載穩定性
頻率與供應穩定性
石英晶體振蕩器穩定性的主要因素
振蕩器頻率與溫度的關系
溫度在我們列表的頂部是因為它是頻率漂移的最重要原因.以十億分之一為單位測量的濕度和壓力可以產生更大的影響,但是這些環境影響很容易通過氣密密封包裝在真空中或用惰性氣體如氮氣來克服.
溫度是一個更加困難的挑戰.溫度的變化會導致標準范圍內的頻率漂移達數十ppm,并且在極端溫度下會進一步惡化.
諸如冷卻風扇之類的簡單系統級解決方案對于許多應用來說是不實際的,但是可以在振蕩器集成電路(IC)本身中設計精確控制以感測和補償環境溫度變化.
正如本電子電路設計文章所述,對于開發人員而言,重要的是要了解振蕩器的穩定性等級,通常表征為25攝氏度,并不代表元件在整個溫度范圍內的精度.好消息是有各種溫度補償振蕩器可用.
TCXO-溫度補償晶體振蕩器有一個內部溫度傳感器,IC電路用它來調節晶體的頻率.
VCXO-可通過外部施加的電壓調節壓控振蕩器頻率.VCXO在頻率調制(FM)和鎖相環(PLL)系統中具有廣泛的應用.變容二極管本質上是一個可變電壓電容器,可以對頻率進行電壓控制.
OCXO-烤箱控制的晶體振蕩器是最具彈性的溫度變化.晶體封裝在一個帶有專用電路的外殼中,該電路設計用于加熱晶體周圍區域,保持恒定溫度,無需進一步補償漂移.OCXO在正常工作條件下提供最低漂移.
振蕩器頻率與負載
電容負載會影響頻率.晶體振蕩器必須與不同的負載匹配,這可以解釋各種可用的晶振元件.
還必須考慮最大驅動功率以防止過度驅動.如果石英晶體經常暴露在超過預期最大功率的過驅動條件下,它會很快老化.
即使放置在電路板上也會影響電容負載,無論是重新定位晶體本身還是重新布線其他元件.所有這些都是潛在的機械共振源,必須在振蕩器電路設計過程中加以考慮和測試.
振蕩器頻率與供電
電源負載的改變可能導致有源晶振電路的有效電阻的變化,從而導致頻率漂移.一種解決方案是使用穩壓電源,確保輸出電壓始終保持在電源的額定值,而不管設備消耗的電流.
ADEV-艾倫偏差
AllanVariance和AllanDeviation測量頻率穩定性,以數學家DavidW.Allan命名,他開發了測量時鐘,振蕩器和放大器頻率穩定性的公式.有趣的事實：我們有幸在整個歷史中與艾倫先生密切合作.
這些設備中存在兩個相位噪聲分量;白色頻率噪聲和閃爍頻率噪聲,標準偏差無法通過直接可重復測量解決.ADEV提供了一種有意義地將噪聲形式分離的方法,用于兩個或多個石英晶體振蕩器之間的相位或頻率測量的時間序列.
導致石英振蕩器穩定性和頻率漂移問題的因素很多.為了盡可能地防止這些問題,牢固地了解精確的頻率穩定性將有助于為您提供保持應用程序性能最佳的工具.但還有另一個問題......
不幸的是,我們注意到在石英晶體振蕩器穩定性方面存在許多誤解.更具體地說,關于不同類型的穩定性問題,往往會有很多常見問題解答,包括......
頻率與溫度穩定性
頻率與負載穩定性
頻率與供應穩定性
石英晶體振蕩器穩定性的主要因素
溫度在我們列表的頂部是因為它是頻率漂移的最重要原因.以十億分之一為單位測量的濕度和壓力可以產生更大的影響,但是這些環境影響很容易通過氣密密封包裝在真空中或用惰性氣體如氮氣來克服.
溫度是一個更加困難的挑戰.溫度的變化會導致標準范圍內的頻率漂移達數十ppm,并且在極端溫度下會進一步惡化.
諸如冷卻風扇之類的簡單系統級解決方案對于許多應用來說是不實際的,但是可以在振蕩器集成電路(IC)本身中設計精確控制以感測和補償環境溫度變化.
正如本電子電路設計文章所述,對于開發人員而言,重要的是要了解振蕩器的穩定性等級,通常表征為25攝氏度,并不代表元件在整個溫度范圍內的精度.好消息是有各種溫度補償振蕩器可用.
TCXO-溫度補償晶體振蕩器有一個內部溫度傳感器,IC電路用它來調節晶體的頻率.
VCXO-可通過外部施加的電壓調節壓控振蕩器頻率.VCXO在頻率調制(FM)和鎖相環(PLL)系統中具有廣泛的應用.變容二極管本質上是一個可變電壓電容器,可以對頻率進行電壓控制.
OCXO-烤箱控制的晶體振蕩器是最具彈性的溫度變化.晶體封裝在一個帶有專用電路的外殼中,該電路設計用于加熱晶體周圍區域,保持恒定溫度,無需進一步補償漂移.OCXO在正常工作條件下提供最低漂移.
電容負載會影響頻率.晶體振蕩器必須與不同的負載匹配,這可以解釋各種可用的晶振元件.
還必須考慮最大驅動功率以防止過度驅動.如果石英晶體經常暴露在超過預期最大功率的過驅動條件下,它會很快老化.
即使放置在電路板上也會影響電容負載,無論是重新定位晶體本身還是重新布線其他元件.所有這些都是潛在的機械共振源,必須在振蕩器電路設計過程中加以考慮和測試.
振蕩器頻率與供電
電源負載的改變可能導致有源晶振電路的有效電阻的變化,從而導致頻率漂移.一種解決方案是使用穩壓電源,確保輸出電壓始終保持在電源的額定值,而不管設備消耗的電流.
ADEV-艾倫偏差
AllanVariance和AllanDeviation測量頻率穩定性,以數學家DavidW.Allan命名,他開發了測量時鐘,振蕩器和放大器頻率穩定性的公式.有趣的事實：我們有幸在整個歷史中與艾倫先生密切合作.
這些設備中存在兩個相位噪聲分量;白色頻率噪聲和閃爍頻率噪聲,標準偏差無法通過直接可重復測量解決.ADEV提供了一種有意義地將噪聲形式分離的方法,用于兩個或多個石英晶體振蕩器之間的相位或頻率測量的時間序列.
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此文關鍵字： 石英晶體振蕩器穩定性晶振穩定性因素
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