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浅谈晶体振荡器的作用及技术指标

2018年11月16日 10:21 作者:工程师 用户评论(0

关于晶体振荡器,通常使用其简称-晶振,这是一种机电的具体器件,是使用电损耗比较小的石英晶体经过仔细的切割和磨削,并且还要镀电极焊上的引线才可以做成。

晶体振荡器其实就是属于时钟电路中的一个比较重要的部件,它的具体作用就是提供基准频率向显卡、网卡和主板等一些相关的配件的不同部分,它其实就像一把标尺,如果它的工作频率是不稳定的,那就会造成一些相关设备的工作频率也变得有些不稳定,自然而然这样就容易出现一些问题。目前由于锻造技术的提高,现在晶体振荡器的频率偏差、温度的稳定性和老化率等技术的指标都十分好,出现故障已经不那么容易了,但在使用的时候还需要注意晶体振荡器的质量。

浅谈晶体振荡器的作用及技术指标

晶体振荡器技术指标

1、总频差:在规定的时间内,由于规定的工作和非工作参数全部组合而引起的晶体振荡器频率与给定标称频率的最大频差。

说明:总频差包括频率温度稳定度、频率温度准确度、频率老化率、频率电源电压稳定度和频率负载稳定度共同造成的最大频差。一般只在对短期频率稳定度关心,而对其他频率稳定度指标不严格要求的场合采用。例如:精密制导雷达。

2、频率温度稳定度:在标称电源和负载下,工作在规定温度范围内的不带隐含基准温度或带隐含基准温度的最大允许频偏。

fT=±(fmax-fmin)/(fmax+fmin)

fTref =±MAX[|(fmax-fref)/fref|,|(fmin-fref)/fref|]

fT:频率温度稳定度(不带隐含基准温度)

fTref:频率温度稳定度(带隐含基准温度)

fmax :规定温度范围内测得的最高频率

fmin:规定温度范围内测得的最低频率

fref:规定基准温度测得的频率

说明:采用fTref指标的晶体振荡器其生产难度要高于采用fT指标的晶体振荡器,故fTref指标的晶体振荡器售价较高。

3、频率稳定预热时间:以晶体振荡器稳定输出频率为基准,从加电到输出频率小于规定频率允差所需要的时间。

说明:在多数应用中,晶体振荡器是长期加电的,然而在某些应用中晶体振荡器需要频繁的开机和关机,这时频率稳定预热时间指标需要被考虑到(尤其是对于在苛刻环境中使用的军用通讯电台,当要求频率温度稳定度≤±0.3ppm(-45℃~85℃),采用OCXO作为本振,频率稳定预热时间将不少于5分钟,而采用DTCXO只需要十几秒钟)。

4、频率老化率:在恒定的环境条件下测量振荡器频率时,振荡器频率和时间之间的关系。这种长期频率漂移是由晶体元件和振荡器电路元件的缓慢变化造成的,可用规定时限后的最大变化率(如±10ppb/天,加电72小时后),或规定的时限内最大的总频率变化(如:±1ppm/(第一年)和±5ppm/(十年))来表示。

说明:TCXO的频率老化率为:±0.2ppm~±2ppm(第一年)和±1ppm~±5ppm(十年)(除特殊情况,TCXO很少采用每天频率老化率的指标,因为即使在实验室的条件下,温度变化引起的频率变化也将大大超过温度补偿晶体振荡器每天的频率老化,因此这个指标失去了实际的意义)。OCXO的频率老化率为:±0.5ppb~±10ppb/天(加电72小时后),±30ppb~±2ppm(第一年),±0.3ppm~±3ppm(十年)。

5、频率压控范围:将频率控制电压从基准电压调到规定的终点电压,晶体振荡器频率的最小峰值改变量。

说明:基准电压为+2.5V,规定终点电压为+0.5V和+4.5V,压控晶体振荡器在+0.5V频率控制电压时频率改变量为-110ppm,在+4.5V频率控制电压时频率改变量为+130ppm,则VCXO电压控制频率压控范围表示为:≥±100ppm(2.5V±2V)。

6、压控频率响应范围:当调制频率变化时,峰值频偏与调制频率之间的关系。通常用规定的调制频率比规定的调制基准频率低若干dB表示。

说明:VCXO频率压控范围频率响应为0~10kHz。

7、频率压控线性:与理想(直线)函数相比的输出频率-输入控制电压传输特性的一种量度,它以百分数表示整个范围频偏的可容许非线性度。

说明:典型的VCXO频率压控线性为:≤±10%,≤±20%。简单的VCXO频率压控线性计算方法为(当频率压控极性为正极性时):频率压控线性=±((fmax-fmin)/ f0)×100%

fmax:VCXO在最大压控电压时的输出频率

fmin:VCXO在最小压控电压时的输出频率

f0:压控中心电压频率

8、单边带相位噪声£(f):偏离载波f处,一个相位调制边带的功率密度与载波功率之比。

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( 发表人:邓家乐 )

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