频率和温度特性

《频率和温度特性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、石英晶体频率和温度特性提交者:xtaler日期:2007/11/1416:01阅读:522摘要:根据不同用途，将石英晶棒按照特定的晶向切割成晶片，即可制成石英晶体。 石英(SiO2)由硅和氧两种元素组成。石英晶体用于产生控制和管理所有通讯系统的频率，是大多数钟、手表、计算机和微处理机中的重要元件，也是现代电子技术不可或缺的一部分。根据不同用途，将石英晶棒按照特定的晶向切割成晶片，即可制成石英晶体。图2和图3给出了振动切型、频率变化及其特性.频率和温度特性a．AT切型晶体石英晶片的一种特殊切割角度，其频率的温度特性非常优异，见图1b．不同切型晶体的频率特性，见

2、图2  晶体的切割角度及其振动模式见图2和图3石英晶体元器件的等效电路一个产生主谐振频率的石英晶体可以表达为一个等效电路---一般包括一个由电感、电容和电阻组成的串联电路和一个与这个串联电路并联的电容，如图所示。在这里，C0为是静态电容，包括电极间的静态电容和端子间的杂散电容。将石英晶体元器件视为一个电子和机械的振动系统时，L1和C1就是它的等效常数。由于这两个常数取决于切型、切角、晶片尺寸和电极结构等因素，并且可以反复调整，故而石英晶体元器件的精度可以做得很高。R1表示振荡损耗，受切割方式、装联方式、晶片形状和晶片尺寸的控制。L1是动态电感，C1是动态电容

3、，R1是串联电阻 石英晶体元器件的等效电路L1：动态电感C1：动态电容R1：谐振电阻，等效串联电阻C0：静态电容组成上述的L1，C1，R1和C0都是有关联的，可以表达为下列方程式。下面是有关石英晶体特性的几个方程式。  <<石英晶体术语晶振的基本原理及特性>>晶振的基本原理及特性提交者:xtaler日期:2007/11/1416:25阅读:398摘要:晶振的指标/晶振的分类 晶振一般采用如图1a的电容三端式(考毕兹)交流等效振荡电路；实际的晶振交流等效电路如图1b，其中Cv是用来调节振荡频率，一般用变容二极管加上不同的反偏电压来实现，这也是压控作用的机理；把

4、晶体的等效电路代替晶体后如图1c。其中Co，C1，L1，RR是晶体的等效电路。 分析整个振荡槽路可知，利用Cv来改变频率是有限的：决定振荡频率的整个槽路电容C=Cbe,Cce,Cv三个电容串联后和Co并联再和C1串联。可以看出：C1越小，Co越大，Cv变化时对整个槽路电容的作用就越小。因而能“压控”的频率范围也越小。实际上，由于C1很小(1E-15量级)，Co不能忽略(1E-12量级，几PF)。所以，Cv变大时，降低槽路频率的作用越来越小，Cv变小时，升高槽路频率的作用却越来越大。这一方面引起压控特性的非线性，压控范围越大，非线性就越厉害；另一方面，分给振荡

5、的反馈电压(Cbe上的电压)却越来越小，最后导致停振。采用泛音次数越高的晶振，其等效电容C1就越小；因此频率的变化范围也就越小。晶振的指标总频差：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偏差。说明：总频差包括频率温度稳定度、频率老化率造成的偏差、频率电压特性和频率负载特性等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。频率稳定度：任何晶振，频率不稳定是绝对的，程度不同而已。一个晶振的输出频率随时间变化的曲线如图2。图中表现出频率不稳定的三种

6、因素：老化、飘移和短稳。曲线1是用0.1秒测量一次的情况，表现了晶振的短稳；曲线3是用100秒测量一次的情况，表现了晶振的漂移；曲线4是用1天一次测量的情况。表现了晶振的老化。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

7、：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。开机特性（频率稳定预热时间）：指开机后一段时间(如5分钟)的频率到开机后另一段时间(如1小时)的频率的变化率。表示了晶振达到稳定的速度。这指标对经常开关的仪器如频率计等很有用。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(

8、-45℃～85℃)，采用OCXO作为本振，频率稳定预