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晶振的分类和作用

发表时间:2018年1月20日 作者:管理员 类目:晶振 浏览:1008
   

晶振定义

石英晶体振荡器,石英谐振器简称为晶振,它是利用具有压电效应的石英晶体片制成的。

这种石英晶体薄片受到外加交变电场的作用时会产生机械振动,当交变电场的频率与石英晶体的固有频率相同时,振动便变得很强烈,这就是晶体谐振特性的反应。

利用这种特性,就可以用石英谐振器取代LC(线圈和电容)谐振回路、滤波器等。由于石英谐振器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点,被应用于家用电器和通信设备中。

 

晶体振荡器类型

 

简单晶体振荡器(XO): 这是最基本的类型,其稳定度完全由晶体谐振器本身的固有特性决定。 在MHz范围内的较高频率晶体由石英棒制成,其制造方式是即使环境温度在-55℃至+125℃(-67°F至 +257°F)之间变化,也可提供相对稳定的频率。即使在这么宽的温度范围内,适当切割的石英晶体也可实现±25ppm的稳定度。与诸如随温度变化可达1%(10,000ppm)或更高的LC振荡电路等其它被动谐振器相较,晶体振荡器的性能已大幅提升了。但对于某些应用来说,即使25ppm也不够好,因此必须采用额外措施。

温度补偿晶体振荡器(TCXO): 如果固有频率与石英晶体的温度稳定度无法满足应用要求,就可以采用温度补偿单元。TCXO使用温度感测元件以及产生电压曲线的电路,在整个温度范围内,该电压曲线与晶体的频率变化趋势完全相反,所以可理想地抵消晶体的漂移。根据TCXO的类型和温度范围,TCXO的典型稳定度规范范围为小于±0.5ppm至±5ppm。

恒温控制晶体振荡器(OCXO): 对于某些应用,TCXO的频率-温度稳定度指标仍无法满足要求。在这些情况下,可能需要OCXO。顾名思义,具有烤腔的振荡器将晶体加热到更高温度,但仍受控制,使得环境温度即使变化大,晶体的温度也保持稳定。由于晶体的温度和振荡器的敏感部份变化很小,频率-环境温度稳定度得到显着改善。在环境温度范围内,OCXO的稳定度可以达到0.001ppm。然而,这种稳定度的提升是以增加功耗为代价的,将热量提供给烤腔当然需要能量。典型的OCXO可能需要1到5W的功率以维持内部温度。在开机后,还需要等待温度和频率稳定的暖机时间,取决于晶体振荡器的类型,暖机时长通常从1分钟到10多分钟。

压控晶体振荡器(VCXO): 在一些应用中,期望能够调谐或调整振荡器的频率,以便将其锁相到锁相环(PLL)中的参考,或可能用于调节波形。VCXO透过电子频率控制(EFC)电压输入,提供了这项功能。对于某些专用元件,VCXO的调谐范围规格可能在±10ppm到±100ppm(甚至更高)。

TCVCXO和VCOCXO: TCXO或OCXO通常包括EFC输入电压,使其得以进行调整,以便将输出频率精确地校准为标称值。

 

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