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)鐘信號和為特定系統(tǒng)提供基準(zhǔn)信號。 國際電工委員會（IEC）將石英晶體振蕩器分為4類：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（簡稱為晶片，它可以是正方形、矩形或圓形等），在它的兩個(gè)對應(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，簡稱為石英晶體或晶體、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，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)稱頻率的最大頻差。說明：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。一般只在對短期頻率穩(wěn)定度關(guān)心，而對其他頻率穩(wěn)定度指標(biāo)不嚴(yán)格要求的場合采用。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)測得的最高頻率

　　fmin：規(guī)定溫度范圍內(nèi)測得的最低頻率

　　fref：規(guī)定基準(zhǔn)溫度測得的頻率

　　說明：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。說明：在多數(shù)應(yīng)用中，晶體振蕩器是長期加電的，然而在某些應(yīng)用中晶體振蕩器需要頻繁的開機(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（尤其是對于在苛刻環(huán)境中使用的軍用通訊電臺，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）。

　?、?頻率老化率：在恒定的環(huán)境條件下測量振蕩器頻率時(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））來表示。說明：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）。

　?、殿l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。說明：VCXO頻率壓控范圍頻率響應(yīng)為0～10kHz。

　?、奉l率壓控線性：與理想（直線）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性度。說明：典型的VCXO頻率壓控線性為：≤±10%，≤±20%。簡單的VCXO頻率壓控線性計(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

　　⒏單邊帶相位噪聲￡（f）：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。