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石英晶振在电子产品或是相关模块中充当时钟源这是众所周知的,而石英晶振主要是以振荡频率为相关设备提供频率信号.相信有很多用户朋友只知其一不知其二,知道晶振可以作为电子产品的时钟源,但是不知道为什么可以这样用,更不会知道其中需要注意什么;下面我们就来看看Oscillator作为时钟源必须要注意的6大要点.

这次新冠肺炎这场”风暴”给社会造成巨大创伤是在所难免的,但它对某些行业存在一定推动作用是不可否认的,比如智能化产业.新冠病毒最令人头疼的就是传染性,所以在本次抗击肺炎的过程中采用的主要防控手段就是隔离,那么如何实现隔离又是一大问题,在这样的背景下,无接触这种新型服务形式就逐渐开始发挥其作用了,这样一来对大量使用贴片晶振的智能化设备的需求就会上升,从而推动其向前迈步,尤其是机器人产业.

石英晶振产品是最为常见的频率控制元器件,这可是号称电子设备”心脏”级别的存在;那么我们在使用它的过程中就要非常小心了,或许只是一丁点的操作失误就会影响石英晶振产品的性能;而在这所有的注意事项中,焊接无疑是相当重要的一步.

晶振在指定的温度范围之外是否能够正常工作?

是! 例如,如果在-10到+ 60°C范围内指定晶振晶体,它将在-40到+ 85°C范围内无任何问题地执行,但有可能超出其指定的稳定性.如果应用程序仅需要稳定的频率而不是准确的频率,这可能无关紧要.

什么是最常见的石英晶体切割?

最为常见的石英晶体AT切割,从1M~200MHZ晶振大部分都是AT切割型.当然这是指的相对于石英棒的Z轴的标称角度.切割角度决定了频率/温度性能,通常由晶体制造商选择.

为什么指定晶振的工作温度范围很重要?

晶振温度可以分为工业级,汽车级,消费级等,使用石英晶振,贴片晶振如果温度明显超出规定的温度范围,则可能会导致石英晶振晶体损坏.

解释基频晶体和泛音晶体之间的差异?

基频晶体以由石英坯料的尺寸确定的频率振荡.泛音晶体在基波的第3,第5或第7倍运行.该晶体专门设计用于在这些模式下运行.

考虑把通孔晶振改为SMD晶振我需要考虑哪些问题?

这取决于应用程序.如果例如晶体是可拉的,即可以通过电气装置改变晶体的负载电容来改变频率,那么这可能难以实现.例如,条形毛坯SMD晶体具有比HC49型圆形坯料封装低得多的可拉性.不应轻易进行此练习,如果您有任何疑问,请联系亿金电子技术部获取进一步的建议.

我的产品使用晶振应选择晶体谐振器还是晶体振荡器?

关键在于你的产品需要.如果您正在设计分立电路并且很少或没有振荡器设计经验,那么最好使用有源晶振,贴片石英晶体振荡器,因为这样可以消除任何容差问题.为实验室使用设计“一次性”是“容易的”,但如果你必须批量生产,这可能会引起各种各样的问题.如果您正在使用需要晶体来驱动它的芯片组,那么这个决定要简单得多,因为板载振荡器电路应该已经过优化.

以前有的晶振型号,现在没有看到了,是否不生产了,还能用吗?

一些晶振型号随着科技产品发展被淘汰没有生产了,诸如一些大体积的贴片晶振,陶瓷晶振等.各用户在选用晶振时可咨询亿金电子业务部,晶振在参数封装尺寸一致时可相互替换使用.亿金电子提供多个晶振品牌,可满足用户选择.

亿金电子进口晶振代理商供货交期快吗?

是的,亿金电子代理台湾晶振,日本进口晶振,欧美晶振多个品牌,市场常用品牌型号均有备货.当然非常规型号也还可以找到替代型号,也可以选择可编程晶振.在某些情况下可以使用可编程晶振,可编程晶振与固定频率设备兼容,并且通常可以在几个工作日内提供-自定义固定频率可能需要生产至少6周.可编程振荡器尤其适用于时间紧迫的原型设计.

SPXO/VCXO/OCXO和TCXO晶振之间有什么区别?

SPXO时钟晶体振荡器

SPXO或时钟振荡器是基本类型的振荡器,由晶振和基本驱动电路组成.由于没有任何形式的补偿,频率/温度稳定性基本上是晶体本身的稳定性-通常为±50ppm.VCXO电压控制晶体振荡器

一种带电压控制功能的石英晶体振荡器,它依赖于石英晶体的固有可拉性,以便通过施加外部电压来改变振荡器输出的输出频率.这种变化限于几十ppm,通常为±100ppm.与SPXO有源晶振一样,频率/温度稳定性是晶体本身的稳定性.

TCXO控制温度补偿晶体振荡器

如果晶体的稳定性不足,可能需要使用TCXO温补晶振,TCXO温度补偿晶体振荡器.这种类型的器件用于基础石英晶体的稳定性不足的地方.通常TCXO晶振可以实现小于1ppm的稳定性,而不是30ppm的典型晶体.

OCXO恒温控制晶体振荡器

“终极”压电产品是OCXO晶振或Oven Controlled Crystal Oscillator.如果需要非常高的稳定性,则应考虑此类产品.这些类型的设备提供典型的3E10-9性能.

贵公司官网上没有的晶振型号是不是就没有生产?

一般市场常用晶振品牌型号规格都有货,包括温补晶振,VCXO晶体振荡器,陶瓷谐振器,晶体滤波器,差分晶振,可编程晶振等.从1008晶振~8045晶振均有提供.亿金电子技术工程也一直不断开发更多高价值的晶振产品,一直在不断上更新,完善现有产品,用户在选用晶振是可咨询我们业务部0755-27876565.

为什么石英贴片晶振封装越来越越小?

随着电子产品,智能产品小型化,便捷式发展,石英贴片晶振封装越做越小.从开始的7.0x5.0mm贴片晶振到现在世界级超小1008贴片晶振,一直在变化,向着小型,高精度,超薄型发展,大大的节省了电路空间并且保留了原有的晶振性能,具有高可靠使用特性.

当然晶振体积越小频率越高，晶振片越小，起始频率越高，例如7050贴片晶振的最低频率为8MHZ，而5032贴片晶振封装最低频率为16M。较低的频率通过外部分频实现,这增加了电路复杂性.

ITTIcrystal是美国知名品牌,自创建以来一直为用户提供高精密晶振产品,ITTICrystal是一间总部设于美国的跨国公司,ITTI晶振是美国知名频率元件制造商,拥有可媲美世界一级水平之能力及资源.

美国ITTI晶振集团拥有独特的生产技术,全面而先进之石英晶体,包括,石英晶振,TCXO晶体振荡器,VCXO压控晶体振荡器,晶体滤波器(Crystal Filter)、陶瓷谐振器(Ceramic Resonator) 与及其他最先进之晶体振荡器(Crystal Oscillator)等产品.抱着简单而创新的宗旨,为世界各地的用户提供优质,低价格的石英晶振产品,同时承诺为客户提供优质的服务.

恒温晶振(OCXO)介绍

恒温晶体振荡器OCXO( Oven Controlled Crystal Oscillator),是目前频率稳定度和精确度最高的石英晶体振荡器。它在老化率、温度稳定性、长期稳定度和短期稳定度等方面的性能都非常好,作为精密的时频信号源被广泛用于全球定位系统通信、计量、频谱及网络分析仪等电子仪器中。目前,绝大多数高稳定度石英晶体振荡器都采用了将晶体恒温的方法,使用精密的恒温控制槽,将槽内温度调节到晶体谐振器的零温度系数点上。这样,能最大限度地克服温度对晶体振荡器频率的影响,被广泛用作标准频率源。恒温晶体振荡器包括以下几个基本组成部分。

1.高精密的石英谐振器

石英诸振器是振荡电路的核心元件。正确选择切角是制作频率温度系数好的石英谐振器的必要条件,特别是在宽温度范围内使用的石英晶体谐振器更是如此。目前恒温晶体振荡器中常用的石英谐振器有AT切和SC切两种。它们具有频率温度系数小,Q值高,老化效应小等特点。

2.稳定的振荡电路

由于恒温晶体振荡器要求频率稳定度高,除了在控温电路方面要达到一定的控温精度外,振荡电路本身稳定性也是起决定性作用的。恒温晶体振荡器中振荡电路的基本功能就是把直流电能转变成具有一定频率、幅度且频率高度稳定的交流电能,这种转换是在石英谐振器的参与下进行的。其中最突出的问题就是频率的稳定性。所以分析、设计振荡电路都以此为前提。

3.结构完善、温控良好的精密恒温箱

精密恒温箱是由恒温槽,温度控制电路及其它辅助装置组成的恒温系统。在晶体振荡器中,用来使石英谐振器和有关电路元件保持恒温。其作用是把石英晶振,石英谐振器的温度稳定在石英谐振器的拐点温度处,从而充分发挥拐点温度附近石英谐振器的频率温度系数小的特性,使其得到合理使用。设计一个符合要求的恒温槽和选择一个性能良好的温度控制电路对稳定频率起着举足轻重的作用。因此一个高稳定的晶体振荡器,不但应具有稳定的振荡电路,而且还必须有性能良好的恒温箱来保证其频率的稳定,两者缺一不可。随着对晶体振荡器稳定度要求的逐步提高,对恒温箱的控温精度要求也越来越高,目前,频率稳定度在100~10量级的晶体振荡器,其恒温箱的温度控制精度应在0.001℃以内。

随着通信技术的不断提高,对恒温晶振的要求越来越高,使其不断向着高精度与高稳定化,低噪声与高频化、低功耗、快启动、小型化方向发展。

晶振的相关数学定义

假设晶振输出信号为正弦波,其数学模型可以表示为:

式中VO为标称峰值输出电压,§(t)为幅度偏移,φ(t)为相位偏差,fr为标称频率。

瞬时频率为:

相对频率偏移为：

式中x(t)=为时间偏差,由式(2-7)可以得到：

瞬时频率的常用公式为:

式中f(t)为t时刻的瞬时频率值,fO为t=0时刻的频率值,fr为标称频率,D(t)为频率漂移率。

由式(2-7)和(2-9)可推导出:

式中,y为初始相对频率偏差。

由式(2-8)和(2-10)可以得到:

式中,x为初始时间偏差,也叫做同步误差。

一般性能比较好的石英晶振,日老化率近似为常数,特别是对于OCXO晶振,在频率保持模式下,我们只考虑老化对实际频率的影响。很多晶振的老化指标用的是年老化率,如±0.05ppm( Part per Million),一般情况下我们可以近似得出日老化率, 大概为年老化率的百分之一。

假设晶振老化率为常数,式(210)变为：

其中当|Bt|<<1时,有ln(Bt+1)→Br,式(2-17)变为式(2-12)的形式:

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

图2.4给出了典型的老化率数学模型。可以看出石英晶振的老化率可以为正数可以为负数,也可能会产生图中曲线y3(t)的情况。图2.5为铷原子频标的老化曲线,由于测试曲线的后半段存在参考和被测之间因漂移方向相同的现象,从而导致漂移问题不是很明显。

式中,do、d为正数,参数aj(n),j=1,2,…,M由当前数据输入和上次数据输出迭代估计得到,价值函数为

通过最小化价值函数,可以得到参数a,(n),j=1,2,…,M,得到t(n)时刻的ao a1…aM后,t(n+l)时刻的相对频率偏差预测值为:

系列实验表明,估计性能对d0、d和M的取值不是很敏感,建议取值为d=1~05d(M-1),d=0.1~1.0,M=5~10。加权对数函数模型的缺点是计算比较复杂。

2.2.4晶振的频率温度特性

除过老化的影响,温度也是影响频率变化的主要因素,而不同切型的晶体的频率一温度特性是不一样的,一般AT切基频晶体的频率一温度变化关系都是三次曲线,存在若干个零温度系数点,如图2.6所示。

因此对其进行温度补偿时要采用具有非线性函数拟合能力的数学模型。然而由于OCXO恒温晶振中一般采用SC切晶体,虽然其频率一温度变化曲线也是非线性的, 但是其频率一温度稳定度在宽温度范围内较AT切晶体有很大改善,并且由于它将石英晶体、振荡电路以及部分其它线路置于精密恒温槽中,恒温槽的工作温度选择在所用晶体的零温度系数点处,因此OCXO恒温晶振的频率温度系数非常小。当恒温槽的工作温度波动被控制在很小范围内时,如优于百分之一摄氏度时,其频率温度变化也可以被限制在很小的范围内,而且正是由于这种恒温作用,其频率温度变化曲线非常接近于线性。所以对OCXO恒温晶振的频率温度变化的预测可以采用线性数学模型, 而Kalman滤波算法正是一种较好的线性模型估计器,因此用它来拟合OCXO恒温晶振的频率温度特性曲线是合适的。