石英晶体振荡器"遗传"了石英晶片的特性——温漂

    石英晶振也称为石英晶体振荡器(有源晶振),它是一种高稳定度和高精度的电子元器件,一度被广泛应用于基站,卫星,通讯系统,GPRS导航系统等各种振荡电路中,在通讯系统中一般用于频率发生器,是为数据处理设备产生信号频率及指定的系统提供基准信号.
    有许多的工程,在电路中使用石英晶振时,经常会碰到一些问题,比如说在电路中使用的晶振和原先设计时匹配并不理想,还有就是晶振的温漂过大,还有就是晶振焊接上之后竟然不起振等等这些问题,这些问题如果处理不好,可能会影响产品的性能或者致使产品不能使用等问题.
    在电子产品高速发展的今天,各大电子产品生产商首要考虑的便是成本问题,所以在选型上都是优先考虑石英晶体谐振器(无源晶振),虽然在稳定度和精度上有源晶振比之无源晶振要高出许多,自然价格方面也是要高出许多的,大概同参数的晶振中,有源晶振比无源晶振的价格要高出5~10倍.进而各大生产厂家会优先考虑无源晶振来应用于电路中.只有在一些高端的电子产品设备中,才会用石英晶体振荡器.那么在电路中使用无源晶振问题就来了,原因就在于无源晶振的使用效果不单取决于晶振本身,还与振荡电路的设计有关,主要是匹配关联性,所以比较容易出现匹配不理想的问题.
    石英晶体俗称水晶,成分是由二氧化硅组成,因为具有特殊的压电效应及极高的品质因数,才被选择应用于各种振荡电路中的.然而,石英晶体谐振器的频率精度受到石英自身的两个因素影响,既是频率牵引量和温漂.频率牵引量是石英晶体谐振器的频率精度(ppm)随着负载电容(pF)的变化而变化的物理量.温漂是石英晶体谐振器的频率精度随着周围温度的变化而产生的物理量,这是石英的本身的特性,其温度曲线和石英的切型及切角有关.从客户在使用石英晶振的角度来讲,用户没有办法去改变石英的切型和切角,但是却很容易去改变振荡回流的负载,也正是这个原因,许多客户在使用石英晶体谐振器时,很容易就出现因负载电容不匹配从而造成的频率漂移现象.
   石英晶体振荡器之所以具有高稳定度和高精度,是因为有源晶振其内部使用了专业的振荡IC,已经在石英晶体振荡器未完成封装之前,通过对石英晶片上的电极镀银或刻蚀等方式来改变石英晶片厚度对晶体频率进行微调,从而使石英晶体振荡器在振荡电路中输出想要的特定频率,更好的避免了因负载电容不匹配而造成的频率漂移现象,进而提高了振荡电路的精度.
        上文中提到过,石英具有的一个重要的特性"温度漂移",其实,用石英晶片所生产的所有的频率元件都或多或少的"遗传"了这一特性,温度漂移便成为了影响无源晶振和有源晶振频率精度的罪魁祸首.其中,温度补偿式石英晶体振荡器(TCXO,简称温补振荡器)和恒温控制式石英晶体振荡器(OCXO,简称恒温振荡器)这两款产品都是针对石英晶片的温漂特性所做出的补偿模式.因此,为了弥补石英晶片的温漂现象,温度补偿便成为现阶段石英晶振工程师们的重要手段.
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