晶體振蕩器

　　晶體振蕩器石英晶體振蕩器是一種高精度和高穩(wěn)定度的振蕩器，被廣泛應(yīng)用于彩電、計(jì)算機(jī)、遙控器等各類(lèi)振蕩電路中，以及通信系統(tǒng)中用于頻率發(fā)生器、為數(shù)據(jù)處理設(shè)備產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)和為特定系統(tǒng)提供基準(zhǔn)信號(hào)。 國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）將石英晶體振蕩器分為4類(lèi)：普通晶體振蕩（SPXO），電壓控制式晶體振蕩器（VCXO），溫度補(bǔ)償式晶體振蕩（TCXO），恒溫控制式晶體振蕩（OCXO）。目前發(fā)展中的還有數(shù)字補(bǔ)償式晶體損振蕩（DCXO）微機(jī)補(bǔ)償晶體振蕩器（MCXO）等等。

　　介石英晶體振蕩器是利用石英晶體（二氧化硅的結(jié)晶體）的壓電效應(yīng)制成的一種諧振器件，它的基本構(gòu)成大致是：從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片（簡(jiǎn)稱(chēng)為晶片，它可以是正方形、矩形或圓形等），在它的兩個(gè)對(duì)應(yīng)面上涂敷銀層作為電極，在每個(gè)電極上各焊一根引線(xiàn)接到管腳 上，再加上封裝外殼就構(gòu)成了石英晶體諧振器，簡(jiǎn)稱(chēng)為石英晶體或晶體、晶振[1]；而在封裝內(nèi)部添加IC組成振蕩電路的晶體元件稱(chēng)為晶體振蕩器。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。

　　應(yīng)用

　　1．通用晶體振蕩器，用于各種電路中，產(chǎn)生振蕩頻率。

　　2．時(shí)鐘脈沖用石英晶體諧振器，與其它元件配合產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)，廣泛用于數(shù)字電路中。

　　3．微處理器用石英晶體諧振器。

　　4．CTVVTR用石英晶體諧振器。

　　5．鐘表用石英晶體振蕩器。

　　技術(shù)指標(biāo)

　?、笨傤l差：在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，由于規(guī)定的工作和非工作參數(shù)全部組合而引起的晶體振蕩器頻率與給定標(biāo)稱(chēng)頻率的最大頻差。說(shuō)明：總頻差包括頻率溫度穩(wěn)定度、頻率溫度準(zhǔn)確度、頻率老化率、頻率電源電壓穩(wěn)定度和頻率負(fù)載穩(wěn)定度共同造成的最大頻差。一般只在對(duì)短期頻率穩(wěn)定度關(guān)心，而對(duì)其他頻率穩(wěn)定度指標(biāo)不嚴(yán)格要求的場(chǎng)合采用。例如：精密制導(dǎo)雷達(dá)。

　?、?頻率溫度穩(wěn)定度：在標(biāo)稱(chēng)電源和負(fù)載下，工作在規(guī)定溫度范圍內(nèi)的不帶隱含基準(zhǔn)溫度或帶隱含基準(zhǔn)溫度的最大允許頻偏。

　　fT=±（fmax-fmin)/(fmax+fmin)

　　fTref =±MAX[|（fmax-fref)/fref|，|(fmin-fref)/fref|] fT：頻率溫度穩(wěn)定度（不帶隱含基準(zhǔn)溫度）

　　fTref：頻率溫度穩(wěn)定度（帶隱含基準(zhǔn)溫度）

　　fmax ：規(guī)定溫度范圍內(nèi)測(cè)得的最高頻率

　　fmin：規(guī)定溫度范圍內(nèi)測(cè)得的最低頻率

　　fref：規(guī)定基準(zhǔn)溫度測(cè)得的頻率

　　說(shuō)明：采用fTref指標(biāo)的晶體振蕩器其生產(chǎn)難度要高于采用fT指標(biāo)的晶體振蕩器，故fTref指標(biāo)的晶體振蕩器售價(jià)較高。

　?、?頻率穩(wěn)定預(yù)熱時(shí)間：以晶體振蕩器穩(wěn)定輸出頻率為基準(zhǔn)，從加電到輸出頻率小于規(guī)定頻率允差所需要的時(shí)間。說(shuō)明：在多數(shù)應(yīng)用中，晶體振蕩器是長(zhǎng)期加電的，然而在某些應(yīng)用中晶體振蕩器需要頻繁的開(kāi)機(jī)和關(guān)機(jī)，這時(shí)頻率穩(wěn)定預(yù)熱時(shí)間指標(biāo)需要被考慮到（尤其是對(duì)于在苛刻環(huán)境中使用的軍用通訊電臺(tái)，當(dāng)要求頻率溫度穩(wěn)定度≤±0.3ppm(-45℃～85℃），采用OCXO作為本振，頻率穩(wěn)定預(yù)熱時(shí)間將不少于5分鐘，而采用DTCXO只需要十幾秒鐘）。

　　⒋ 頻率老化率：在恒定的環(huán)境條件下測(cè)量振蕩器頻率時(shí)，振蕩器頻率和時(shí)間之間的關(guān)系。這種長(zhǎng)期頻率漂移是由晶體元件和振蕩器電路元件的緩慢變化造成的，可用規(guī)定時(shí)限后的最大變化率（如±10ppb/天，加電72小時(shí)后），或規(guī)定的時(shí)限內(nèi)最大的總頻率變化（如：±1ppm/（第一年）和±5ppm/（十年））來(lái)表示。說(shuō)明：TCXO的頻率老化率為：±0.2ppm～±2ppm（第一年）和±1ppm～±5ppm（十年）（除特殊情況，TCXO很少采用每天頻率老化率的指標(biāo)，因?yàn)榧词乖趯?shí)驗(yàn)室的條件下，溫度變化引起的頻率變化也將大大超過(guò)溫度補(bǔ)償晶體振蕩器每天的頻率老化，因此這個(gè)指標(biāo)失去了實(shí)際的意義）。OCXO的頻率老化率為：±0.5ppb～±10ppb/天（加電72小時(shí)后），±30ppb～±2ppm（第一年），±0.3ppm～±3ppm（十年）。

　　⒌頻率壓控范圍：將頻率控制電壓從基準(zhǔn)電壓調(diào)到規(guī)定的終點(diǎn)電壓，晶體振蕩器頻率的最小峰值改變量。說(shuō)明：基準(zhǔn)電壓為+2.5V，規(guī)定終點(diǎn)電壓為+0.5V和+4.5V，壓控晶體振蕩器在+0.5V頻率控制電壓時(shí)頻率改變量為-110ppm，在+4.5V頻率控制電壓時(shí)頻率改變量為+130ppm，則VCXO電壓控制頻率壓控范圍表示為：≥±100ppm（2.5V±2V）。

　?、秹嚎仡l率響應(yīng)范圍：當(dāng)調(diào)制頻率變化時(shí)，峰值頻偏與調(diào)制頻率之間的關(guān)系。通常用規(guī)定的調(diào)制頻率比規(guī)定的調(diào)制基準(zhǔn)頻率低若干dB表示。說(shuō)明：VCXO頻率壓控范圍頻率響應(yīng)為0～10kHz。

　　⒎頻率壓控線(xiàn)性：與理想（直線(xiàn)）函數(shù)相比的輸出頻率-輸入控制電壓傳輸特性的一種量度，它以百分?jǐn)?shù)表示整個(gè)范圍頻偏的可容許非線(xiàn)性度。說(shuō)明：典型的VCXO頻率壓控線(xiàn)性為：≤±10%，≤±20%。簡(jiǎn)單的VCXO頻率壓控線(xiàn)性計(jì)算方法為（當(dāng)頻率壓控極性為正極性時(shí)）：

　　頻率壓控線(xiàn)性=±（（fmax-fmin)/ f0）×100%

　　fmax：VCXO在最大壓控電壓時(shí)的輸出頻率

　　fmin：VCXO在最小壓控電壓時(shí)的輸出頻率

　　f0：壓控中心電壓頻率

　?、竼芜厧辔辉肼暋辏╢）：偏離載波f處，一個(gè)相位調(diào)制邊帶的功率密度與載波功率之比。