溫補振蕩器
無源晶振與有源晶振的英文名稱不同,無源晶振為crystal(石英晶體),而有源晶振則叫做oscillator(振蕩器)。無源晶振是有2個引腳的無極性元件,需要借助于時鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號,自身無法振蕩起來,所以“無源晶振”這個說法并不準確。有源晶振有4只引腳,是一個完整的振蕩器,其中除了石英晶振外,還有晶體管和阻容元件,因此體積較大。石英晶體振蕩器是一種時間/頻率器件,由石英晶體諧振器和振蕩電路組成。
隨著精度、低功耗和小型化,仍然是溫補晶振的研究課題。在小型化與片式化方面,面臨不少困難,其中主要的有兩點:一是小型化會使石英晶振的頻率可變幅度變小,溫度補償更加困難;二是片式封裝后在其接作業(yè)中,由于焊接溫度遠高于溫補晶振的最大允許溫度,會使晶體振子的頻率發(fā)生變化,若不采限局部散熱降溫措施,難以將溫補晶振的頻率變化量控制在±0.5×10-6以下。但是,溫補晶振的技術水平的提高并沒進入到極限,創(chuàng)新的內(nèi)容和潛力仍較大。
晶體振蕩器按照其功能類型可分為四種:
SPXO晶振 簡單封裝晶體振蕩器;
VCXO晶振 電壓控制晶體振蕩器;
TCXO 晶振溫度控制晶體振蕩器溫度補償晶體振蕩器;
OCXO晶振 恒溫晶體振蕩器OCXO溫度控制晶體振蕩器;
溫補晶振即溫度補償晶體振蕩器(TCXO),是通過附加的溫度補償電路使由周圍溫度變化產(chǎn)生的振蕩頻率變化量削減的一種石英晶體振蕩器。
溫度穩(wěn)定度 其他條件保持不變,在規(guī)定溫度范圍內(nèi)石英振蕩器輸出頻率的最大變化量相對于溫度范圍內(nèi)輸出頻率極值之和的允許頻偏值,即(fmax-fmin)/(fmax+fmin);
頻率調(diào)節(jié)范圍 通過調(diào)節(jié)晶振的某可變元件改變輸出頻率的范圍。
調(diào)頻(壓控)特性 包括調(diào)頻頻偏、調(diào)頻靈敏度、調(diào)頻線性度。
1、調(diào)頻靈敏度:壓控晶體振蕩器變化單位外加控制電壓所引起的輸出頻率的變化量。
2、調(diào)頻線性度:是一種與理想直線(最小二乘法)相比較的調(diào)制系統(tǒng)傳輸特性的量度。
3、調(diào)頻頻偏:壓控晶體振蕩器控制電壓由標稱的最大值變化到最小值時輸出頻率差。
頻率老化 在規(guī)定的環(huán)境條件下,由于元件(主要是石英諧振器)老化而引起的輸出頻率隨時間的系統(tǒng)漂移過程。通常用某一時間間隔內(nèi)的頻差來量度。對于高穩(wěn)定晶振,由于輸出頻率在較長的工作時間內(nèi)呈近似線性的單方向漂移,往往用老化率(單位時間內(nèi)的相對頻率變化)來量度。
負載特性 其他條件保持不變,負載在規(guī)定變化范圍內(nèi)晶體振蕩器輸出頻率相對于標稱負載下的輸出頻率的最大允許頻偏。
頻率準確度 在標稱電源電壓、標稱負載阻抗、基準溫度(25℃)以及其他條件保持不變,晶體振蕩器的頻率相對與其規(guī)定標稱值的最大允許偏差,即(fmax-fmin)/f0;
相位噪聲 短期穩(wěn)定度的頻域量度。用單邊帶噪聲與載波噪聲之比£(f)表示,£(f)與噪聲起伏的頻譜密度Sφ(f)和頻率起伏的頻譜密度Sy(f)直接相關,由下式表示:
f2S(f)=f02Sy(f)=2f2£(f)
f—傅立葉頻率或偏離載波頻率;f0—載波頻率。
電壓特性 其他條件保持不變,電源電壓在規(guī)定變化范圍內(nèi)晶體振蕩器輸出頻率相對于標稱電源電壓下的輸出頻率的最大允許頻偏。
開機特性 在規(guī)定的預熱時間內(nèi),進口晶體振蕩器頻率值的最大變化,用V=(fmax-fmin)/f0表示。
雜波 輸出信號中與主頻無諧波(副諧波除外)關系的離散頻譜分量與主頻的功率比,用dBc表示。
諧波諧波分量功率Pi與載波功率P0之比,用dBc表示。
日波動,指振蕩器經(jīng)過規(guī)定的預熱時間后,每隔一小時測量一次,連續(xù)測量24小時,將測試數(shù)據(jù)按S=(fmax-fmin)/f0式計算,得到日波動。