深圳市亿金电子有限公司

高端智能产品使用越来越多,逐渐增加了有源晶振,石英晶体振荡器的销量.但是为确保晶体振荡器电路的可靠运行,振荡安全系数(OSF)值得仔细看看.振荡安全系数(OSF)显示反馈增益根据其规格,最坏情况晶体的振荡器放大器的余量.

对于消费者应用,OSF应该>5,对于汽车应用,OSF应该>10.OSF因素<2是非常危险的,应该避免.图1显示了皮尔斯配置中的典型振荡电路,其中增加了电阻RPot

要验证石英晶体振荡器电路的振荡安全系数(OSF),应采取以下步骤进行分析调查：

使用参数计算原始电路条件下的谐振负载使用公式(1)的电路中的单个晶体*：

使用最大值计算最坏情况的共振负载.指定的串联共振选定的水晶*系列(2)：

插入一个串联电阻或微型电位器RPOT,并增加其电阻直到振荡停止.

石英晶振晶体,贴片晶振,晶体振荡器被设计为具有耐高温,耐恶劣环境的一种元件,但是在运输,储存以及生产过程中还是要小心,注意避免晶振晶体的恶化,甚至内置晶体破坏零件.下面亿金电子给大家介绍了解晶体振荡器的运行条件注意事项.

①电源电压和极性

晶体振荡器应在规定的电源电压和电压范围内工作目录或数据表中给出的公差.电源电压以外的操作规范可能导致晶体振荡器的间歇或完全失效.

极性反接可能会导致设备电气不可逆损坏（死机）和/或机械地（燃烧）.因此,请在确认正确的电压极性之前给有源晶体振荡器设备加电.

②电源电压限制

在任何情况下,请向有源晶体振荡器施加电源电压电平超过绝对最大值,通常最大为7VDC.对于大多数（H）CMOSIC.另请注意,电源电压低于额定电压的70~80％可能会导致电压下降振荡器运行不稳定.

为获得最佳性能和稳定性,振荡器可由单独稳定的电源供电电压轨,以避免数字中通常存在的电源电压噪声干扰电路.

网络的使用分布各种各样的领域中,为了更好的实现网络连接,高品质的晶体振荡器,SMD晶振显得尤为重要.

假设在飞机上使用低质量的石英晶体振荡器,贴片晶振产品,会出现由于低速网络导致的图片都发不出去,因此Bliley晶振集团与航天航空产业合作,以帮助解决问题,实现更优质的用户乘机体验.

一些经历过慢速网速的用户将其与拨号进行了比较.在Bliley Technologies开始与机上连接公司合作之前,他们面临的问题包括：连接问题,低数据速率,数据丢失等.下面亿金电子带着大家一起探讨使用低g灵敏度有源晶体振荡器增加飞行中Wi-Fi宽带的快速连接.

您是否曾在开车时打过电话,但电话意外掉线?这可能发生在您的呼叫从一个蜂窝塔转移到另一个蜂窝塔时.想象一下在巡航高度和550英里/小时行驶时难以切断这些连接!

石英晶振,晶体振荡器被广泛用于各行各业,而石英晶体振荡器是低相位噪声的高级选择,并且在电路设计中增加了频率稳定性.比如像电阻器-电容器（RC）或电感器（IC）-谐振器那样的简单振荡器对某些电路来说比较好.下面一起探索Bliley晶体振荡器电路低相位噪声的秘密.

我们都了解航天航空,军事应用都需要更高性能的应用,需要选择的是具有更高精密的晶体振荡器产品,以保持低相位噪声和高稳定性,否则会导致设计中心频率偏移的风险.晶振晶体在电路中的噪声过程导致中心频率偏离其期望值.频率漂移的其他原因包括温度,振动和g力的变化.频率信号中的这种不需要的噪声可以被测量为相位噪声.

如何测量晶体振荡器中的低相位噪声

能够测量和监控石英晶体振荡器,有源晶体振荡器中的相位噪声水平非常重要,因为它可能会因晶体老化或其他外部因素（如振动,温度和g力）而随时间变化.

在频域中测量相位噪声,并将其绘制为信号幅度与频率的关系.对于相当嘈杂的信号,可以在频谱分析仪上清楚地看到相位噪声. 然而,大多数有源晶体振荡器产生非常干净的信号.在这种情况下,分析仪本地振荡器的噪声高于被测振荡器的噪声......使得很难直接观察到相位噪声.现在必须实现提高测量过程的灵敏度.

测量相当干净的晶体振荡器信号中相位噪声的最常用方法是将一个振荡器与另一个振荡器进行比较.大多数商业相位噪声测量系统使用这种方法.

时代发展迅速,智能产品层出不穷,而与之紧密相关的电子元件,频率控制产品早已成为我们日常生活中不可缺少的一部分,比如时钟晶振,晶体频率元件,如果没有它们,我们将无法确切的说出准确的时间,洗衣机不知道衣服何时准备就绪,而且在交通方法,我们无法安全的通行,因为没有了信号灯指示.

Jauch集团的主打产品晶体频率元件,Jauch的频率控制产品领域包括石英晶体,晶体振荡器和MEMS振荡器产品组.Jauch晶振集团的频率控制组件均按照最高质量标准生产.即使在最极端的环境条件下和最复杂的应用中,Jauch也能够确保可靠的运行.

Jauch石英晶体和有源晶振,晶体振荡器适用于广泛的应用,如医疗技术,汽车,物联网,无线,智能家居或智能电表.Jauch晶振可以依靠广泛的频率组件组合为每种应用提供最佳组件.

  我们都知道爱普生是日本晶体行业的佼佼者,专业研发制造石英晶体,贴片晶振,有源晶体振荡器,其实除了晶振产品,爱普生也生产办公自动化以及贴片电容,滤波器等产品.在SAW晶体滤波器方面同样取得出色表现.

  爱普生的SAW振荡器具有高频和低抖动特性,爱普生的SAW石英晶体振荡器具有高速串行通信所需的“高频”和“低抖动特性”性能.SAW振荡器包含一个超过100MHz的SAW谐振器,工作在稳定的基波振荡.此外,它还支持各种输出类型和电源电压.

   ECS晶振是美国知名晶体元件制造商,一直以来为广大用户创造了大量优异的晶振产品,从陶瓷谐振器到有源晶体振荡器,各种规格的晶振晶体满足市场需求.ECS有源晶振从小体积2016mm~7050mm晶振,频率范围宽广,精度稳定,性能强.

   以上为西迪斯2520有源晶振编码, 不同的型号代表了不同的晶振参数,对应的20MHZ晶振频率,采用小体积2.5x2.0x0.9mm封装,为HCMOS输出方式,具有低电源电压可供1.8V/2.5V/3.3V等多种选择.

    美国ECS晶振成立于至今超过40年,积累了丰富的专业知识,多年的生产经验,为广大用户选择使用ECS Crystal提供了强有力的保障.所生产的石英晶振,贴片晶振均选用符合无铅无害的环保材料,并且获得ISO9001和ISO14001认证.具有高稳定性,高可靠使用特性,获得广大用户一致认可.

Silabs晶振英文全称为Silicon Labs,是美国知名石英晶体,贴片晶振,有源晶体振荡器制造商.拥有先进的生产技术以及仪器设备,下面是Silabs高性能差分晶振参数特点介绍.

美国Silicon Labs的UltraSeries™高性能有源晶振,差分石英晶体振荡器采用我们最新的第四代DSPLL技术,在任何高达3GHz的输出频率下提供超低抖动,低相位噪声时钟.该系列包括具有业界领先的相位抖动的差分晶振,差分晶体振荡器,低至80fs（飞秒）,适用于光网络,100G+光模块,宽带,数据中心,广播视频,测试和测量,mil/aero和FPGA应用.

Silabs高性能差分晶振高性能,低损耗,高精度是下一代定时应用的理想选择,可提供系统设计人员所需的频率灵活性,卓越的可靠性和超快的交付周期.Ultra系列振荡器提供工业标准3.2x5mm和5x7mm封装的单双,四和I2C选项,可实现与传统XO有源晶振和VCXO压控晶振的兼容性.

Silabs高性能差分晶振业界最低抖动,最宽频率范围,任何频率,拥有XO/VCXO系列:卓越的性能+最大的灵活性=更加安心

业界领先的抖动性能

晶振频率范围宽,频率分辨率<1ppb

提供单,双,四,I2C配置

I2C支持100kHz（标准）,400kHz（快速模式）和1MHz（快速模式加）更新速率

减少部件号：定义4个启动频率,使用I2C在启动后生成任何频率

出色的电源噪声抑制（-80dBc典型值）可确保电噪声系统中的低抖动操作

出色的温度和总稳定性（-40至85℃）

贴片晶振封装尺寸3.2x5mm和5x7mm

根据产品需求可提供3.3,2.5,1.8V多种电源电压

具有多种差分输出方式包括：LVDS,LVPECL,HCSL,CML,CMOS和双CMOS

Silabs高性能差分晶振卓越的可靠性,每台设备100％的电气测试

Silabs差分晶振样品可提供1-2周的交货时间

适用于任何频率的一致,超低抖动性能

收集的测量值超过700个常用频率

无论整数频率还是分数频率,都具有超低抖动

使用我们的振荡器相位噪声查找工具可获得特定频率的相位噪声图,请问联系我们0755-27876565.

ILSI America LLC是欧美晶体行业的领导者,以下我们简称为ILSI晶振,ILSIcrystal专业提供广泛的频率控制产品,主要业务是开发和供应石英晶体振荡器,贴片晶振,石英晶振,压电晶体,陶瓷谐振器等产品,包括各种封装类型的晶体振荡器以及石英晶体谐振器.所提供的有源晶体振荡器包括,时钟振荡器,MEMS振荡器,VCXO晶体振荡器,TCXO晶体振荡器,TC-VCXO晶体振荡器和OCXO晶体振荡器产品.

ILSI晶振集团所提供的石英贴片晶振产品均按照ILSI工厂控制系统的最高质量标准生产.ILSI晶振因其快速灵活的供应解决方案以及高品质的频率控制产品具有竞争力的价格而受到广大用户认可.以下为亿金电子所介绍的ILSI小体积贴片晶振支持智能电表无线射频应用型号,欢迎阅读点评.

RC振荡器电路,由于各级之间的相移,RC石英晶体振荡器使用放大器和RC网络的组合来产生振荡.在放大器教程中,我们看到,单级晶体管放大器在A类型配置下连接时,其输出和输入信号之间会产生180°的相移.为了使晶振.晶体振荡器无限期地维持振荡,必须提供正确相位的充分反馈,即“正反馈”,以及所使用的石英晶体管放大器作为反相级来实现这一点.

石英晶体振荡器将直流输入（电源电压）转换为交流输出（波形）,该输出可以具有各种不同的波形和频率,这些波形或频率本质上可能很复杂,也可能取决于应用的简单正弦波.

晶体振荡器也用于很多测试设备,产生正弦波,正弦波,锯齿波或三角波形,或者只是一串可变或恒定宽度的脉冲.LC石英晶体振荡器通常用于射频电路,因为它们具有良好的相位噪声特性和易于实现.

一个振荡器基本上是用“正反馈”,或回馈（同相）和电子电路设计中的许多问题之一,而试图让振荡器振荡是由振荡停止放大器的放大器.

美国FOX晶振是全球领先的石英晶体频率控制元件生产制造商,成立于1979年,是一家小型的家族企业,至今已有50多年时间.FOX晶振集团开创了石英晶体,时钟振荡器,有源晶振的微小型技术,给频率控制行业带来了革命性的变化.

福克斯晶振集团致力于为用户提供高品质石英晶体和有源晶体振荡器,在世界上占有重要地位.自那时起,该公司已发展成为美国电子市场上高精度,高可靠性频率控制产品的领先供应商,全球拥有10,000多家客户.

随着电子智能产品对晶振的使用需求不断增加,对于晶振的性能要求也在不断变化,晶振品牌越来越多,日本进口晶振,台产晶振系列,欧美进口晶振在国内的市场打开,更多品牌进入我们的视线.比如CTS晶振,微晶晶振,Abracon晶振,Sitime可编程晶振都一些比较常见的品牌,还有一些格林雷晶振,QANTEK晶振,ILSI晶振,WI2WI晶振等国际品牌.以下亿金电子所介绍的是Abracon晶振的成立发展以及产品应用领域等.

Abracon llc晶振集团是全球频率控制、信号调节、时钟分布和磁性元件的制造商.Abracon提供广泛的石英晶体、晶体和MEMS振荡器、压电石英晶体元器件、压电石英晶体、有源晶体、压电陶瓷谐振器,实时时钟、天线、蓝牙模块、陶瓷谐振器、电感滤波器和谐振器、电感器、变压器和电路保护元件.

石英晶体的密度为265g/cm3,莫氏硬度为7,透明晶莹。在常温常压下,石英晶体不溶于水和三酸(盐酸HCl、硫酸H2SO4、硝酸HNO3)属于溶解度极小的物质。但在高温高压下,再加入适量助溶剂,如碳酸钠(Na2CO3)或氢氧化钠(NaOH)等,就可大大提高其溶解度。这个特点被用于石英晶体的人工培育。

氢氟酸(HF)、氟化铵(NH4F)与氟化氢铵(NH4HF2)是石英贴片晶振,石英晶体良好的溶解液,这在石英晶片加工中是很有用的。石英晶体是一种良好的绝热材料,导热系数比较小(见表1.3.1)

表1.3.1石英晶体的导热系数

室温附近,沿z轴方向的导热系数是沿垂直于z轴方向导热系数的二倍左右与z轴成q角的任一方向的导热系数可由下式求得(1.3.1)Kφ=K3cos²φ+K1sin²φ,其中K1是垂直于Z轴的导热系数,K3是平行于z轴的导热系数石英晶体的膨胀系数也很小,且沿z轴方向的线膨胀系数a3约为沿垂直于z轴方向线膨胀系数a1的1/2(见表1.3.2)。

表1.3.2石英晶体的线膨胀系数值

若已知a1和a3,由下式可求出与Z轴成φ角的任一方向的线膨胀系数aL：al=a3+(a1-a3)sin²φ (1.32)

在室温附近:aL=(7.48+623sin²φ)×10-6 (1.33)

并可由a1和a3求得体膨胀系数ar：ar=2a1+a3 (1.3.4)

由于石英晶体的热膨胀系数较小,因此可用于精密仪器中。但当它被加热时, 体膨胀系数会发生很大变化。在温度达573℃时,石英晶体由a石英晶体转变为B石英,体积急剧增大。石英晶体谐振器内部产生的较强的机械应力可能会造成裂隙和双晶,这是在石英晶体元件的加工中要注意避免的。

石英晶体还是一种良好的绝缘体,其电阻率可由下式求得：p=Be-AT;式中,p为电阻率,T为绝对温度,e为自然对数的底,A等于1.15×104B为相应的常数。平行于z轴方向的B=3000,垂直于z轴方向的B为平行于z轴方向的1/80。B值除与晶体结构有关外,还与沿z轴方向孔道中碱金属杂质(K+、Na+)的存在有关。表1.3.3列出了晶振,有源晶振,石英晶体振荡器,石英晶体在不同温度下的电阻率,单位为ohm. cn。

表1.3.3石英晶体在不同温度下的p(ohm.cm)

石英晶体介电常数(描述材料介电性质的量,是电位移D与电场强度E的一个比例系数)的各向异性不很明显,平行于z轴的介电常数ε3=4.6,垂直于z轴的介电常数ε1=4.5。在电场作用下,电介质发热而消耗的能量叫介质损耗,通常以损耗角的正切值(tg6)来表示其损耗的大小。有源晶体振荡器,比如温补晶振,压控晶振,有源石英晶体的介质损耗较小,tg6<2×10-4因此用它作电气材料具有高稳定性。

石英晶体虽不像诸如弹簧、橡皮筋那样的物体,振动日时能看到明显地形变,但是它仍然服从弹性定律(胡克定律),并且可以通过全息照相看到它形变的情况。当然,石英晶体的形变更复杂些,描述更困难些,这将在第二章中进一步讲述。

某些电介质由于外界的机械作用(如压缩、拉伸等)而在其内部发生变化产生表面电荷,这种现象叫压电效应。具有压电效应的电介质也存在逆压电效应,即如果将具有压电效应的介质置于外电场中,由于电场的作用,会引起介质内部正负电荷中心位移,而这位移又导致介质发生形变,这种效应称为逆压电效应。

正像某些其它晶体(如酒石酸钾钠KNaC4H4O6.4H2O、钛酸钡 BaTio3等等)那样,贴片有源晶振,石英晶体也具有压电效应。由于其结构的特殊性,不是任何方向都存在压电效应的,只有在某些方向,某些力的作用下才产生压电效应。

例如:当石英晶体受到沿x轴方向的力作用时,在x方向产生压电效应,而y、z方向则不产生压电效应,当石英晶体受到沿y轴方向的力作用时,在x方向产生压电效应,而y、z方向也不产生压电效应。若受到沿z轴方向的力作用时,是不产生压电效应。因此又称x轴为电轴,y轴为机械轴。利用石英晶体的压电效应可制造多种高稳定性的频率选择和控制元件,这将在以后各章逐步讲述。

石英晶体也与其它一些物质(如方解石CaCO3、硝酸钠NaNO3晶体等)那样具有双折射现象,即一束光射入石英晶体时,分裂成两束沿不同方向传拓的光其中一束光遵循折射定律,叫做寻常光或称“0”光,另一束光不遵循折射定律,叫做非寻常光,又称“e”光,如图1.3.1所示,寻常光在石英晶体内部各个方向上的折射率mo是相等的,而非寻常光在石英晶振,石英晶体的内部各个方向的折射率n0却是不相等的。

例如:对于波长为5893A的光,石英晶体的n0=1.54425,最大的ne=1.5536。石英晶体虽然具有双折射现象,但当光沿z轴方向入射时,不发生双折射现象,所以又称z轴为光轴石英晶体还具有旋光性。即平面偏振光(光振动限于某一固定方向的光)沿z轴方向通过石英晶体后,仍然是平面偏振光,但其振动面却较之原振动面旋转了一个角度。

图1.3.1石英晶体的双折射

石英晶体的光学性质被应用到制造各种光学仪器和石英片加工工艺中。

从六十年代起开展了石英晶体,SMD晶振元件辐射效应的研究工作,在此做一些简单的介绍。

由于宇宙射线的辐照和核武器爆炸,地球周围存在高能粒子和y射线、X射线等辐射。这些辐射对石英晶体及其器件都有很大的影响,无色透明的石英晶体经放射线照射后会变为烟色,石英晶体元件被辐照后,会使频率发生变化,稳定性下降,等效电阻升高。

一般认为,石英晶体被γ射线和高能粒子轰击后,会产生结构空穴和色心,这是由于碱金属离子(A1+3和Na+)的存在所引起的。因此,要提高石英晶体抗辐射的能力,首先要减少和消除有源恒温晶振,差分晶振,石英晶体中的上述杂质。

一方面选择最佳籽晶和生长条件;另一方面可使用“电清除”的方法驱逐晶体中的杂质。有人做过这样的实验:用z向厚度为1cm的样片,加温到450~470℃,加电压1500-1700V/cm,通过晶体的电流为250μA,20分钟后则降为20μA,这时在负极表面出现由碱金属杂质形成的乳白色薄层。显然,这是一种高温、高压排除晶体中金属离子等杂质的工艺过程。经过这种“电清除”的人造石英晶体制成的石英晶体元件就具有良好的抗辐射性能。