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來(lái)源:http://dxwyp.cn 作者:konua 2012年10月29
頻率元件石英晶振系列跟大多數(shù)電子元件,器件一樣,都會(huì)有一定的老化過(guò)程。就說(shuō)晶振方面,本身是屬于頻率元件,隨著時(shí)間越久頻率就會(huì)相差越大,一般情況下石英晶振本身的偏差大概是在1年5ppm的范圍。這樣的偏差還是正常環(huán)境中的正常誤差,有個(gè)別一些環(huán)境誤差相對(duì)來(lái)說(shuō)就會(huì)更大了,比如在極冷的天氣和到炎熱的環(huán)境頻率的誤差相對(duì)就會(huì)比較大。
石英晶振頻率的老化率:在恒定的環(huán)境條件下測(cè)量頻率時(shí),振蕩頻率和時(shí)間之間的關(guān)系。這種長(zhǎng)期頻率漂移是由石英晶體元件和振蕩器電路元件的緩慢變化造成的,因此,其頻率偏移的速率叫老化率,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。
晶振老化是因?yàn)樵谏a(chǎn)石英晶體的時(shí)候存在應(yīng)力、污染物、殘留氣體、結(jié)構(gòu)工藝缺陷等問(wèn)題。應(yīng)力要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的變化才能穩(wěn)定,一種叫“應(yīng)力補(bǔ)償”的晶體切割方法(SC切割法)使晶體有較好的特性。
污染物和殘留氣體的分子會(huì)沉積在晶體片上或使晶體電極氧化,振蕩頻率越高,所用的晶體片就越薄,這種影響就越厲害。這種影響要經(jīng)過(guò)一段較長(zhǎng)的時(shí)間才能逐漸穩(wěn)定,而且這種穩(wěn)定隨著溫度或工作狀態(tài)的變化會(huì)有反復(fù)——使污染物在晶體表面再度集中或分散。因此,頻率低的晶振比頻率高的晶振、工作時(shí)間長(zhǎng)的晶振比工作時(shí)間短的晶振、連續(xù)工作的晶振比斷續(xù)工作的晶振的老化率要好?!?br /> 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)。
短穩(wěn):短期穩(wěn)定度,觀察的時(shí)間為1毫秒、10毫秒、100毫秒、1秒、10秒。
KDS晶振的輸出頻率受到內(nèi)部電路的影響(晶體的Q值、元器件的噪音、電路的穩(wěn)定性、工作狀態(tài)等)而產(chǎn)生頻譜很寬的不穩(wěn)定。測(cè)量一連串的頻率值后,用阿倫方程計(jì)算。相位噪音也同樣可以反映短穩(wěn)的情況(要有專(zhuān)用儀器測(cè)量)。
重現(xiàn)性:定義:晶振經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間工作穩(wěn)定后關(guān)機(jī),停機(jī)一段時(shí)間t1(如24小時(shí)),開(kāi)機(jī)一段時(shí)間t2(如4小時(shí)),測(cè)得頻率f1,再停機(jī)同一段時(shí)間t1,再開(kāi)機(jī)同一段時(shí)間t2,測(cè)得頻率f2。重現(xiàn)性=(f2-f1)/f2。
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,壓控振蕩器在+0.5V頻率控制電壓時(shí)頻率改變量為-2ppm,在+4.5V頻率控制電壓時(shí)頻率改變量為+2.1ppm,則VCXO電壓控制頻率壓控范圍表示為:≥±2ppm(2.5V±2V),斜率為正,線(xiàn)性為+2.4%。
壓控頻率響應(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:有源晶振VCXO頻率壓控范圍頻率響應(yīng)為0~10kHz。
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
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。
輸出波形:從大類(lèi)來(lái)說(shuō),輸出波形可以分為方波和正弦波兩類(lèi)。
方波主要用于數(shù)字通信系統(tǒng)時(shí)鐘上的,表晶體,32.768KHZ對(duì)方波主要有輸出電平、占空比、上升/下降時(shí)間、驅(qū)動(dòng)能力等幾個(gè)指標(biāo)要求。
隨著現(xiàn)在高科技技術(shù)迅速的發(fā)展,電話(huà)通信、衛(wèi)星導(dǎo)航,雷達(dá)和無(wú)線(xiàn)高速數(shù)傳等產(chǎn)品中,需要高精度的信號(hào)源作為日趨復(fù)雜的基帶信息的載波。因?yàn)橐粋€(gè)帶有寄生調(diào)幅及調(diào)相的載波信號(hào)(不干凈的信號(hào))被載有信息的基帶信號(hào)調(diào)制后,這些理想狀態(tài)下不應(yīng)存在的頻譜成份(載波中的寄生調(diào)制)會(huì)導(dǎo)致所傳輸?shù)男盘?hào)質(zhì)量及數(shù)傳誤碼率明顯變壞。所以作為所傳輸信號(hào)的載體,載波信號(hào)的干凈程度(頻譜純度)對(duì)通信質(zhì)量有著直接的影響。對(duì)于正弦波,通常需要提供例如諧波、噪聲和輸出功率等指標(biāo)。
當(dāng)然相關(guān)的傳輸速度,以及無(wú)線(xiàn)通話(huà),衛(wèi)星導(dǎo)航的發(fā)射接收,很多方面靠的還是聲表面濾波器的濾波效果,當(dāng)一些比較高端的無(wú)線(xiàn)發(fā)射接收故障或者不穩(wěn)定時(shí),很多時(shí)候都是跟濾波有一定的箱關(guān)聯(lián)。
作者:晶振帝國(guó)
石英晶振頻率的老化率:在恒定的環(huán)境條件下測(cè)量頻率時(shí),振蕩頻率和時(shí)間之間的關(guān)系。這種長(zhǎng)期頻率漂移是由石英晶體元件和振蕩器電路元件的緩慢變化造成的,因此,其頻率偏移的速率叫老化率,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。
晶振老化是因?yàn)樵谏a(chǎn)石英晶體的時(shí)候存在應(yīng)力、污染物、殘留氣體、結(jié)構(gòu)工藝缺陷等問(wèn)題。應(yīng)力要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的變化才能穩(wěn)定,一種叫“應(yīng)力補(bǔ)償”的晶體切割方法(SC切割法)使晶體有較好的特性。
污染物和殘留氣體的分子會(huì)沉積在晶體片上或使晶體電極氧化,振蕩頻率越高,所用的晶體片就越薄,這種影響就越厲害。這種影響要經(jīng)過(guò)一段較長(zhǎng)的時(shí)間才能逐漸穩(wěn)定,而且這種穩(wěn)定隨著溫度或工作狀態(tài)的變化會(huì)有反復(fù)——使污染物在晶體表面再度集中或分散。因此,頻率低的晶振比頻率高的晶振、工作時(shí)間長(zhǎng)的晶振比工作時(shí)間短的晶振、連續(xù)工作的晶振比斷續(xù)工作的晶振的老化率要好?!?br /> 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)。
短穩(wěn):短期穩(wěn)定度,觀察的時(shí)間為1毫秒、10毫秒、100毫秒、1秒、10秒。
KDS晶振的輸出頻率受到內(nèi)部電路的影響(晶體的Q值、元器件的噪音、電路的穩(wěn)定性、工作狀態(tài)等)而產(chǎn)生頻譜很寬的不穩(wěn)定。測(cè)量一連串的頻率值后,用阿倫方程計(jì)算。相位噪音也同樣可以反映短穩(wěn)的情況(要有專(zhuān)用儀器測(cè)量)。
重現(xiàn)性:定義:晶振經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間工作穩(wěn)定后關(guān)機(jī),停機(jī)一段時(shí)間t1(如24小時(shí)),開(kāi)機(jī)一段時(shí)間t2(如4小時(shí)),測(cè)得頻率f1,再停機(jī)同一段時(shí)間t1,再開(kāi)機(jī)同一段時(shí)間t2,測(cè)得頻率f2。重現(xiàn)性=(f2-f1)/f2。
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,壓控振蕩器在+0.5V頻率控制電壓時(shí)頻率改變量為-2ppm,在+4.5V頻率控制電壓時(shí)頻率改變量為+2.1ppm,則VCXO電壓控制頻率壓控范圍表示為:≥±2ppm(2.5V±2V),斜率為正,線(xiàn)性為+2.4%。
壓控頻率響應(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:有源晶振VCXO頻率壓控范圍頻率響應(yīng)為0~10kHz。
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
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。
輸出波形:從大類(lèi)來(lái)說(shuō),輸出波形可以分為方波和正弦波兩類(lèi)。
方波主要用于數(shù)字通信系統(tǒng)時(shí)鐘上的,表晶體,32.768KHZ對(duì)方波主要有輸出電平、占空比、上升/下降時(shí)間、驅(qū)動(dòng)能力等幾個(gè)指標(biāo)要求。
隨著現(xiàn)在高科技技術(shù)迅速的發(fā)展,電話(huà)通信、衛(wèi)星導(dǎo)航,雷達(dá)和無(wú)線(xiàn)高速數(shù)傳等產(chǎn)品中,需要高精度的信號(hào)源作為日趨復(fù)雜的基帶信息的載波。因?yàn)橐粋€(gè)帶有寄生調(diào)幅及調(diào)相的載波信號(hào)(不干凈的信號(hào))被載有信息的基帶信號(hào)調(diào)制后,這些理想狀態(tài)下不應(yīng)存在的頻譜成份(載波中的寄生調(diào)制)會(huì)導(dǎo)致所傳輸?shù)男盘?hào)質(zhì)量及數(shù)傳誤碼率明顯變壞。所以作為所傳輸信號(hào)的載體,載波信號(hào)的干凈程度(頻譜純度)對(duì)通信質(zhì)量有著直接的影響。對(duì)于正弦波,通常需要提供例如諧波、噪聲和輸出功率等指標(biāo)。
當(dāng)然相關(guān)的傳輸速度,以及無(wú)線(xiàn)通話(huà),衛(wèi)星導(dǎo)航的發(fā)射接收,很多方面靠的還是聲表面濾波器的濾波效果,當(dāng)一些比較高端的無(wú)線(xiàn)發(fā)射接收故障或者不穩(wěn)定時(shí),很多時(shí)候都是跟濾波有一定的箱關(guān)聯(lián)。
作者:晶振帝國(guó)
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