石英晶振在電子產(chǎn)品或是相關(guān)模塊中充當(dāng)時鐘源這是眾所周知的,而石英晶振主要是以振蕩頻率為相關(guān)設(shè)備提供頻率信號.相信有很多用戶朋友只知其一不知其二,知道晶振可以作為電子產(chǎn)品的時鐘源,但是不知道為什么可以這樣用,更不會知道其中需要注意什么;下面我們就來看看Oscillator作為時鐘源必須要注意的6大要點.

這次新冠肺炎這場”風(fēng)暴”給社會造成巨大創(chuàng)傷是在所難免的,但它對某些行業(yè)存在一定推動作用是不可否認的,比如智能化產(chǎn)業(yè).新冠病毒最令人頭疼的就是傳染性,所以在本次抗擊肺炎的過程中采用的主要防控手段就是隔離,那么如何實現(xiàn)隔離又是一大問題,在這樣的背景下,無接觸這種新型服務(wù)形式就逐漸開始發(fā)揮其作用了,這樣一來對大量使用貼片晶振的智能化設(shè)備的需求就會上升,從而推動其向前邁步,尤其是機器人產(chǎn)業(yè).

石英晶振產(chǎn)品是最為常見的頻率控制元器件,這可是號稱電子設(shè)備”心臟”級別的存在;那么我們在使用它的過程中就要非常小心了,或許只是一丁點的操作失誤就會影響石英晶振產(chǎn)品的性能;而在這所有的注意事項中,焊接無疑是相當(dāng)重要的一步.

晶振在指定的溫度范圍之外是否能夠正常工作?

是! 例如,如果在-10到+ 60°C范圍內(nèi)指定晶振晶體,它將在-40到+ 85°C范圍內(nèi)無任何問題地執(zhí)行,但有可能超出其指定的穩(wěn)定性.如果應(yīng)用程序僅需要穩(wěn)定的頻率而不是準(zhǔn)確的頻率,這可能無關(guān)緊要.

什么是最常見的石英晶體切割?

最為常見的石英晶體AT切割,從1M~200MHZ晶振大部分都是AT切割型.當(dāng)然這是指的相對于石英棒的Z軸的標(biāo)稱角度.切割角度決定了頻率/溫度性能,通常由晶體制造商選擇.

為什么指定晶振的工作溫度范圍很重要?

晶振溫度可以分為工業(yè)級,汽車級,消費級等,使用石英晶振,貼片晶振如果溫度明顯超出規(guī)定的溫度范圍,則可能會導(dǎo)致石英晶振晶體損壞.

解釋基頻晶體和泛音晶體之間的差異?

基頻晶體以由石英坯料的尺寸確定的頻率振蕩.泛音晶體在基波的第3,第5或第7倍運行.該晶體專門設(shè)計用于在這些模式下運行.

考慮把通孔晶振改為SMD晶振我需要考慮哪些問題?

這取決于應(yīng)用程序.如果例如晶體是可拉的,即可以通過電氣裝置改變晶體的負載電容來改變頻率,那么這可能難以實現(xiàn).例如,條形毛坯SMD晶體具有比HC49型圓形坯料封裝低得多的可拉性.不應(yīng)輕易進行此練習(xí),如果您有任何疑問,請聯(lián)系億金電子技術(shù)部獲取進一步的建議.

我的產(chǎn)品使用晶振應(yīng)選擇晶體諧振器還是晶體振蕩器?

關(guān)鍵在于你的產(chǎn)品需要.如果您正在設(shè)計分立電路并且很少或沒有振蕩器設(shè)計經(jīng)驗,那么最好使用有源晶振,貼片石英晶體振蕩器,因為這樣可以消除任何容差問題.為實驗室使用設(shè)計“一次性”是“容易的”,但如果你必須批量生產(chǎn),這可能會引起各種各樣的問題.如果您正在使用需要晶體來驅(qū)動它的芯片組,那么這個決定要簡單得多,因為板載振蕩器電路應(yīng)該已經(jīng)過優(yōu)化.

以前有的晶振型號,現(xiàn)在沒有看到了,是否不生產(chǎn)了,還能用嗎?

一些晶振型號隨著科技產(chǎn)品發(fā)展被淘汰沒有生產(chǎn)了,諸如一些大體積的貼片晶振,陶瓷晶振等.各用戶在選用晶振時可咨詢億金電子業(yè)務(wù)部,晶振在參數(shù)封裝尺寸一致時可相互替換使用.億金電子提供多個晶振品牌,可滿足用戶選擇.

億金電子進口晶振代理商供貨交期快嗎?

是的,億金電子代理臺灣晶振,日本進口晶振,歐美晶振多個品牌,市場常用品牌型號均有備貨.當(dāng)然非常規(guī)型號也還可以找到替代型號,也可以選擇可編程晶振.在某些情況下可以使用可編程晶振,可編程晶振與固定頻率設(shè)備兼容,并且通?？梢栽趲讉€工作日內(nèi)提供-自定義固定頻率可能需要生產(chǎn)至少6周.可編程振蕩器尤其適用于時間緊迫的原型設(shè)計.

SPXO/VCXO/OCXO和TCXO晶振之間有什么區(qū)別?

SPXO時鐘晶體振蕩器

SPXO或時鐘振蕩器是基本類型的振蕩器,由晶振和基本驅(qū)動電路組成.由于沒有任何形式的補償,頻率/溫度穩(wěn)定性基本上是晶體本身的穩(wěn)定性-通常為±50ppm.VCXO電壓控制晶體振蕩器

一種帶電壓控制功能的石英晶體振蕩器,它依賴于石英晶體的固有可拉性,以便通過施加外部電壓來改變振蕩器輸出的輸出頻率.這種變化限于幾十ppm,通常為±100ppm.與SPXO有源晶振一樣,頻率/溫度穩(wěn)定性是晶體本身的穩(wěn)定性.

TCXO控制溫度補償晶體振蕩器

如果晶體的穩(wěn)定性不足,可能需要使用TCXO溫補晶振,TCXO溫度補償晶體振蕩器.這種類型的器件用于基礎(chǔ)石英晶體的穩(wěn)定性不足的地方.通常TCXO晶振可以實現(xiàn)小于1ppm的穩(wěn)定性,而不是30ppm的典型晶體.

OCXO恒溫控制晶體振蕩器

“終極”壓電產(chǎn)品是OCXO晶振或Oven Controlled Crystal Oscillator.如果需要非常高的穩(wěn)定性,則應(yīng)考慮此類產(chǎn)品.這些類型的設(shè)備提供典型的3E10-9性能.

貴公司官網(wǎng)上沒有的晶振型號是不是就沒有生產(chǎn)?

一般市場常用晶振品牌型號規(guī)格都有貨,包括溫補晶振,VCXO晶體振蕩器,陶瓷諧振器,晶體濾波器,差分晶振,可編程晶振等.從1008晶振~8045晶振均有提供.億金電子技術(shù)工程也一直不斷開發(fā)更多高價值的晶振產(chǎn)品,一直在不斷上更新,完善現(xiàn)有產(chǎn)品,用戶在選用晶振是可咨詢我們業(yè)務(wù)部0755-27876565.

為什么石英貼片晶振封裝越來越越小?

隨著電子產(chǎn)品,智能產(chǎn)品小型化,便捷式發(fā)展,石英貼片晶振封裝越做越小.從開始的7.0x5.0mm貼片晶振到現(xiàn)在世界級超小1008貼片晶振,一直在變化,向著小型,高精度,超薄型發(fā)展,大大的節(jié)省了電路空間并且保留了原有的晶振性能,具有高可靠使用特性.

當(dāng)然晶振體積越小頻率越高，晶振片越小，起始頻率越高，例如7050貼片晶振的最低頻率為8MHZ，而5032貼片晶振封裝最低頻率為16M。較低的頻率通過外部分頻實現(xiàn),這增加了電路復(fù)雜性.

ITTIcrystal是美國知名品牌,自創(chuàng)建以來一直為用戶提供高精密晶振產(chǎn)品,ITTICrystal是一間總部設(shè)于美國的跨國公司,ITTI晶振是美國知名頻率元件制造商,擁有可媲美世界一級水平之能力及資源.

美國ITTI晶振集團擁有獨特的生產(chǎn)技術(shù),全面而先進之石英晶體,包括,石英晶振,TCXO晶體振蕩器,VCXO壓控晶體振蕩器,晶體濾波器(Crystal Filter)、陶瓷諧振器(Ceramic Resonator) 與及其他最先進之晶體振蕩器(Crystal Oscillator)等產(chǎn)品.抱著簡單而創(chuàng)新的宗旨,為世界各地的用戶提供優(yōu)質(zhì),低價格的石英晶振產(chǎn)品,同時承諾為客戶提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù).

恒溫晶振(OCXO)介紹

恒溫晶體振蕩器OCXO( Oven Controlled Crystal Oscillator),是目前頻率穩(wěn)定度和精確度最高的石英晶體振蕩器。它在老化率、溫度穩(wěn)定性、長期穩(wěn)定度和短期穩(wěn)定度等方面的性能都非常好,作為精密的時頻信號源被廣泛用于全球定位系統(tǒng)通信、計量、頻譜及網(wǎng)絡(luò)分析儀等電子儀器中。目前,絕大多數(shù)高穩(wěn)定度石英晶體振蕩器都采用了將晶體恒溫的方法,使用精密的恒溫控制槽,將槽內(nèi)溫度調(diào)節(jié)到晶體諧振器的零溫度系數(shù)點上。這樣,能最大限度地克服溫度對晶體振蕩器頻率的影響,被廣泛用作標(biāo)準(zhǔn)頻率源。恒溫晶體振蕩器包括以下幾個基本組成部分。

1.高精密的石英諧振器

石英諸振器是振蕩電路的核心元件。正確選擇切角是制作頻率溫度系數(shù)好的石英諧振器的必要條件,特別是在寬溫度范圍內(nèi)使用的石英晶體諧振器更是如此。目前恒溫晶體振蕩器中常用的石英諧振器有AT切和SC切兩種。它們具有頻率溫度系數(shù)小,Q值高,老化效應(yīng)小等特點。

2.穩(wěn)定的振蕩電路

由于恒溫晶體振蕩器要求頻率穩(wěn)定度高,除了在控溫電路方面要達到一定的控溫精度外,振蕩電路本身穩(wěn)定性也是起決定性作用的。恒溫晶體振蕩器中振蕩電路的基本功能就是把直流電能轉(zhuǎn)變成具有一定頻率、幅度且頻率高度穩(wěn)定的交流電能,這種轉(zhuǎn)換是在石英諧振器的參與下進行的。其中最突出的問題就是頻率的穩(wěn)定性。所以分析、設(shè)計振蕩電路都以此為前提。

3.結(jié)構(gòu)完善、溫控良好的精密恒溫箱

精密恒溫箱是由恒溫槽,溫度控制電路及其它輔助裝置組成的恒溫系統(tǒng)。在晶體振蕩器中,用來使石英諧振器和有關(guān)電路元件保持恒溫。其作用是把石英晶振,石英諧振器的溫度穩(wěn)定在石英諧振器的拐點溫度處,從而充分發(fā)揮拐點溫度附近石英諧振器的頻率溫度系數(shù)小的特性,使其得到合理使用。設(shè)計一個符合要求的恒溫槽和選擇一個性能良好的溫度控制電路對穩(wěn)定頻率起著舉足輕重的作用。因此一個高穩(wěn)定的晶體振蕩器,不但應(yīng)具有穩(wěn)定的振蕩電路,而且還必須有性能良好的恒溫箱來保證其頻率的穩(wěn)定,兩者缺一不可。隨著對晶體振蕩器穩(wěn)定度要求的逐步提高,對恒溫箱的控溫精度要求也越來越高,目前,頻率穩(wěn)定度在100~10量級的晶體振蕩器,其恒溫箱的溫度控制精度應(yīng)在0.001℃以內(nèi)。

隨著通信技術(shù)的不斷提高,對恒溫晶振的要求越來越高,使其不斷向著高精度與高穩(wěn)定化,低噪聲與高頻化、低功耗、快啟動、小型化方向發(fā)展。

晶振的相關(guān)數(shù)學(xué)定義

假設(shè)晶振輸出信號為正弦波,其數(shù)學(xué)模型可以表示為:

式中VO為標(biāo)稱峰值輸出電壓,§(t)為幅度偏移,φ(t)為相位偏差,fr為標(biāo)稱頻率。

瞬時頻率為:

相對頻率偏移為：

式中x(t)=為時間偏差,由式(2-7)可以得到：

瞬時頻率的常用公式為:

式中f(t)為t時刻的瞬時頻率值,fO為t=0時刻的頻率值,fr為標(biāo)稱頻率,D(t)為頻率漂移率。

由式(2-7)和(2-9)可推導(dǎo)出:

式中,y為初始相對頻率偏差。

由式(2-8)和(2-10)可以得到:

式中,x為初始時間偏差,也叫做同步誤差。

一般性能比較好的石英晶振,日老化率近似為常數(shù),特別是對于OCXO晶振,在頻率保持模式下,我們只考慮老化對實際頻率的影響。很多晶振的老化指標(biāo)用的是年老化率,如±0.05ppm( Part per Million),一般情況下我們可以近似得出日老化率, 大概為年老化率的百分之一。

假設(shè)晶振老化率為常數(shù),式(210)變?yōu)椋?/span>

其中當(dāng)|Bt|<<1時,有ln(Bt+1)→Br,式(2-17)變?yōu)槭?/span>(2-12)的形式:

y(t)=C+ ABt                              式(2-18)

圖2.4給出了典型的老化率數(shù)學(xué)模型。可以看出石英晶振的老化率可以為正數(shù)可以為負數(shù),也可能會產(chǎn)生圖中曲線y3(t)的情況。圖2.5為銣原子頻標(biāo)的老化曲線,由于測試曲線的后半段存在參考和被測之間因漂移方向相同的現(xiàn)象,從而導(dǎo)致漂移問題不是很明顯。

式中,do、d為正數(shù),參數(shù)aj(n),j=1,2,…,M由當(dāng)前數(shù)據(jù)輸入和上次數(shù)據(jù)輸出迭代估計得到,價值函數(shù)為

通過最小化價值函數(shù),可以得到參數(shù)a,(n),j=1,2,…,M,得到t(n)時刻的ao a1…aM后,t(n+l)時刻的相對頻率偏差預(yù)測值為:

系列實驗表明,估計性能對d0、d和M的取值不是很敏感,建議取值為d=1~05d(M-1),d=0.1~1.0,M=5~10。加權(quán)對數(shù)函數(shù)模型的缺點是計算比較復(fù)雜。

2.2.4晶振的頻率溫度特性

除過老化的影響,溫度也是影響頻率變化的主要因素,而不同切型的晶體的頻率一溫度特性是不一樣的,一般AT切基頻晶體的頻率一溫度變化關(guān)系都是三次曲線,存在若干個零溫度系數(shù)點,如圖2.6所示。

因此對其進行溫度補償時要采用具有非線性函數(shù)擬合能力的數(shù)學(xué)模型。然而由于OCXO恒溫晶振中一般采用SC切晶體,雖然其頻率一溫度變化曲線也是非線性的, 但是其頻率一溫度穩(wěn)定度在寬溫度范圍內(nèi)較AT切晶體有很大改善,并且由于它將石英晶體、振蕩電路以及部分其它線路置于精密恒溫槽中,恒溫槽的工作溫度選擇在所用晶體的零溫度系數(shù)點處,因此OCXO恒溫晶振的頻率溫度系數(shù)非常小。當(dāng)恒溫槽的工作溫度波動被控制在很小范圍內(nèi)時,如優(yōu)于百分之一攝氏度時,其頻率溫度變化也可以被限制在很小的范圍內(nèi),而且正是由于這種恒溫作用,其頻率溫度變化曲線非常接近于線性。所以對OCXO恒溫晶振的頻率溫度變化的預(yù)測可以采用線性數(shù)學(xué)模型, 而Kalman濾波算法正是一種較好的線性模型估計器,因此用它來擬合OCXO恒溫晶振的頻率溫度特性曲線是合適的。