深圳市亿金电子有限公司

凭借45年的频率产品制造经验,IQD晶振集团是频率控制市场公认的市场领导者,也是欧洲领先的无源元件制造商之一WürthElektronikeiSos集团的一部分.IQD拥有80多个国家的活跃客户,提供最全面的频率产品系列之一,从低成本商用级产品到高可靠性工业和汽车应用,包括：

石英晶体、时钟振荡器、AEC-Q200的汽车晶体和振荡器、快速制造振荡器、压控石英振荡器、TCXO温补晶振和VCTCXO晶振、OCXO的、GPS纪律OCXO、铷振荡器.我们的全系列产品可直接从我们的销售办事处（参见“ 联系我们 ”）或通过我们广泛的全球分销网络（参见“ 分销商 ”）获得.

1973年 - 成立于英国

1979年 - 收购Rediffusion的水晶工厂,用于生产销售贴片晶体,OSC有源晶振等

1988年 - 获得BSI颁发的BS5750质量标准

1991年 - 获得BSI颁发的ISO9001质量标准

1997年 - 成长最快的50家英国公司

1998年 - 被CMAC Technology收购

2007年 - 被Rakon Ltd收购

2008年 - 前任管理团队的MBI

2011年 - 收购FOQ Piezo Technik GmbH

2012年 - 开设美国销售办事处,主要研发生产销售石英贴片晶振等

2013年 - 庆祝成立40周年

2017年 - 由WürthElektronikeiSos Group收购

客户合作伙伴

我们采取合作方式与客户合作.我们经验丰富的多语种销售,应用支持和工程团队可指导客户从设计阶段到全面生产.IQD晶振集团的产品由世界各地的航空航天,汽车,通信,计算,消费,工业和医疗行业的领先制造商指定.我们与多位顶级IC设计师合作,并获得各种参考设计的认可.

工程支持服务,我们的工程团队提供一系列客户服务,包括：

应用支持、定制产品设计、样本开发、电气测试和筛选、频率/温度测试、加速老化、电路特性、MTIE/TDEV测试、质量和客户服务.质量和客户服务是我们成功的基石,我们始终专注于始终如一地满足并超越客户的期望.我们不断投资,以确保我们的客户在我们的业务中达到最高标准,并定期欢迎客户和其他审核.我们的质量管理体系不断发展,以满足电子行业不断变化的要求.

最初于1988年获得BS5750认证,所有IQD的石英晶振,贴片晶振,石英晶体振荡器,有源晶振,温补晶振等产品的设计,制造和测试设施均通过ISO9001：2015认证.我们的质量管理体系不断改进和适应,以满足国际标准和客户的要求.

质量是IQD晶振成功的基石,我们为我们的压电水晶,石英贴片晶振,石英晶体频率控制产品系列提供全面的质量解决方案.我们的质量管理体系建立了适当的理念,以确保公司及其员工遵守文件化的程序,并通过提供高度诚信的产品和服务来维护客户满意度.

我们目前正在向客户提供完全认证的符合RoHS标准的石英晶振,压电水晶振荡子,有源贴片晶振作为标准.但是,我们知道许多客户的产品不受RoHS要求的限制,因此承诺继续提供现有产品和服务而不做任何更改.如果通过组件供应限制不可避免地发生变化,我们将与客户合作,确保在提供供应连续性所需的任何变更之前通知他们.

   亿金电子是国内有名的晶振晶体供货商,一直以来为用户提供了大量优秀的晶振产品,包括石英晶体谐振器,贴片晶振,石英晶体振荡器,温补晶振,声表面滤波器等.为了更好的服务广大用户,亿金电子不断开拓创新,发展前进,凭借自身的努力与智慧获得台湾,日本,欧美进口晶振品牌代理权限,包括NDK晶振,KDS晶振,京瓷晶体,CTS有源晶振,IDT贴片晶振,TXC晶体,鸿星晶振,加高晶振等.亿金电子免费为用户提供晶振现样以及晶振技术资料下载服务.以下为最全最详细的晶振晶体术语词汇表

卡行

一字母S

一排

这条线

或线

Yah·ra line

字母数字字符

晶振是智能电子数码产品应用最多的一种频率元件,晶振可以分有源晶振和无源晶振,亿金电子接下来要给大家所介绍到的是有源晶振.有源晶振根据不同产品性能需求归为TCXO温度补偿晶振,VCXO电压控制晶振,OCXO恒温控制晶振,SPXO时钟晶体振荡器,VC-TCXO压控温补晶振,LVDS输出差分晶振等.下面单独讲下适用于定义固定频率压控晶振的特性

VCXO晶振（压控晶体振荡器）是一种晶体振荡器,它包括变容二极管和相关电路,允许通过在该二极管上施加电压来改变频率.这可以通过简单的时钟或正弦波晶体振荡器,TCXO（产生TC/VCXO-温度补偿电压控制晶体振荡器）或烤箱控制类型（产生OC/VCXO恒温箱控制的电压晶体振荡器）来实现.

VCXO晶振有几个特点.在生成VCXO压控晶体振荡器规范时,这些适用于定义固定频率晶体振荡器的特性.VCXO特有的规范中的主要内容如下：

偏差-这是控制电压变化引起的频率变化量.例如.5伏控制电压可能导致100ppm的偏差,或0至+5伏控制电压可能导致150ppm的总偏差.

控制电压-这是施加到VCXO输入端子的变化电压,导致频率变化.它有时被称为调制电压,特别是如果输入是AC信号.

传递函数（有时称为斜率极性）-表示频率变化的方向与控制电压的关系.正传递函数表示增加的正控制电压的频率增加,如图1A所示.相反,如果频率随着更正（或更负）控制电压而减小,如图1B所示,传递函数是负.

线性度-普遍接受的线性定义是MIL-PRF-55310中规定的.它是VCXO晶振频率误差和总偏差之间的比率,以百分比表示,其中晶振频率误差是从通过输出频率与控制电压的曲线绘制的最佳直线的最大频率偏移.如果压电晶体振荡器的规格要求线性度为±5％且实际偏差总共为20kHz,如图2所示,则输出频率与控制电压输入的曲线可能会相差±1kHz（20kHz±5％）.最佳直线“A”.这些限制用“B”和“C”行表示.“D”代表VCXO的典型曲线,其线性度在±5％以内.

在图3中,最佳直线“A”的最大偏差为-14ppm,总偏差为100ppm,因此线性度为±14ppm/100ppm=±14％.

产生图2所示特性的VCXO晶振使用超突变结变容二极管,偏置以适应双极性（±）控制电压.产生图3特性的VCXO使用具有施加的单极控制电压的突变结变容二极管（在这种情况下为正）.良好的VCXO压控晶振设计要求电压与频率曲线平滑（无间断）和单声道.所有维管晶振的VCXO系列都具有这些特性.

调制速率（有时称为偏差率或频率响应）-这是控制电压可以改变的速率,从而导致相应的频率变化.通过施加峰值等于指定控制电压的正弦波信号,解调VCXO压控晶振的输出信号,并以不同调制速率比较解调信号的输出电平来测量.调制速率由Vectron晶振定义为最大调制频率,它产生的解调信号在100dB调制信号的3dB范围内.虽然非晶体控制的VCO可以以非常高的速率进行调制（输出频率大于10MHz时大于1MHz）,但VCXO晶振的调制速率受到晶体物理特性的限制.虽然VCXO晶振的调制输入网络可以扩展到在100kHz以上产生3dB响应,但由于晶振,解调信号在调制频率大于20kHz时可能会出现5-15dB的幅度变化.

斜率/斜率线性/增量灵敏度-这可能是一个令人困惑的区域,因为这些术语经常被误用.如果要将斜率除以总控制电压摆幅,则斜率应该被称为平均斜率.对于图2中所示的VCXO压控晶振,平均斜率为-20kHz/10伏=-2kHz/伏.增量灵敏度,通常误称斜率线性度意味着频率与控制电压的增量变化.

因此,虽然该示例中的平均斜率是每伏特-2kHz,但是曲线的任何段的斜率可以与-2kHz/伏相当大.事实上,对于最佳直线线性度为±1％至±5％的VCXO,增量灵敏度约为（非常近似）最佳直线线性度的10倍.因此,具有±5％最佳直线线性度的VCXO压控晶振可以在每伏特的基础上表现出±50％的斜率变化.因此,读取“斜率：2kHz/伏特±10％”的规范需要澄清,因为它可能意味着平均斜率或增量灵敏度.如果它旨在定义平均斜率,它只是指定18kHz到22kHz的总偏差,并且更恰当地说明了“总偏差：20kHz-10％.”但是,如果意图频率改变为每个增量电压必须介于1.8kHz和2.2kHz之间,高线性VCXO压控晶体振荡器被指定为±10％增量灵敏度与±1％最佳直线线性相关.该规范的元素应为“增量灵敏度：每伏2kHz±10％”.

其他设计考虑因素

稳定性-石英晶振晶体是一种高Q器件,是晶体振荡器的稳定性决定元素.它固有地抵抗被“拉”（偏离）其设计频率.为了产生具有显著偏差的VCXO,振荡器电路必须“去Q”.这导致晶体在其频率与温度特性,老化特性及其短期稳定性（和相关的相位噪声）特性方面的固有稳定性降低.因此,最好不要指定比绝对要求更宽的偏差,这符合用户的最佳利益.

锁相-当VCXO晶振用于锁相环应用时,偏差应始终至少与VCXO本身及其锁定的参考或信号的组合不稳定性一样大.Vectron维管晶振集团生产一系列VCXO晶振,特别适用于锁相环应用（在随后的页面中有描述）.但是,如果系统的开环稳定性要求比该产品系列中的更严格,则可能需要TC/VCXO.对于最高稳定性开环要求,适当的振荡器可以是此cata-log的TCXO温补晶振或OCXO恒温晶振部分中描述的那些,包含窄偏差VCXO选项,而不是VCXO压控晶体振荡器部分中描述的那些.

基本振荡器频率-基本模式晶体（通常为10-25MHz）允许最大的偏差,而第三泛音晶体（通常为20-70MHz）允许偏差约为适用于基波的1/9.因此,所有宽偏差VCXO晶振（偏差大于±100到±200ppm）都使用基本晶体;较窄的偏差VCXO可以使用基模或第三泛音晶体,其选择通常取决于线性度和稳定性等规格.很少有更高的泛音,因此更高频率的晶体可用于VCXO.因此,输出频率高于或低于适当晶振频率的VCXO包括倍频器或分频器.

一般注意事项-虽然任何类型的石英晶体振荡器都是如此,但对于VCXO压控晶体振荡器而言,用户不要过度指定产品.VCXO压控晶振的特殊问题在于增加的偏差导致稳定性降低,这可能导致需要更宽的偏差,进一步降低稳定性,导致所需偏差的螺旋式增加.

亿金电子专业提供石英晶振,贴片晶振,有源晶振,晶体滤波器等频率元件,拥有完善的服务体积,优秀的销售精英团队,为用户打造舒适的采购服务体验.亿金电子提供石英晶体振荡器,各种封装规格,包括台湾,日本,美国,英国等知名晶振品牌,常用频点均有备货,欢迎广大用户咨询选购0755-27876565.

   晶振是高端智能产品都会用到的一种电子元件,为时钟电路提供频率信号源.石英晶振的频率广泛,低至1MHZ晶振,高频可达到1200MHZ不止,石英贴片晶振被广泛用于数码产品安,航空,安防装置,智能家居,汽车电子,网络通信,医疗设备,工业机械等产品中.以下是从低频晶振到高频晶振的介绍及其应用.

   晶振包括石英晶体谐振器,陶瓷谐振器,晶体滤波器,贴片晶振,石英晶体振荡器,SPXO晶振,OCXO恒温晶振,VCXO压控晶体振荡器,TCXO温补晶振,差分晶振等.具有小体积,高精度,低功耗,高频率,低功耗,低抖动,高温度,宽频等特点.

    亿金电子专业生产销售石英贴片晶振,拥有先进的生产设备,多位资深技术工程,为用户提供完善的服务.多年来亿金电子为用户提供了大量优秀的产品,并且获得多个进口晶振品牌代理资质,包括KDS石英晶振,精工爱普生晶体,CTS贴片晶振,NDK晶振,台湾晶技晶振,瑞士微晶晶振,美国Abracon晶振,FOX晶振,村田陶瓷谐振器等,更多有关晶振型号参数欢迎咨询亿金电子销售部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.

Wi2Wi晶振集团是美国晶体航行业的佼佼者,总部位于美国的加利福尼亚州的圣何塞,处于硅谷的中心地带.WI2WI晶振集团拥有先进制造和操作以及定时设备,长期以来一直为航空航天,国防,工业,电信和消费者细分市场提供坚固耐用,性能强,高可靠的定时和频率控制设备.

Wi2Wi晶振集团通过各种石英晶体,时钟振荡器,TCXO晶体振荡器,VCXO晶体振荡器,OCXO晶体振荡器,晶体滤波器,声表面滤波器以及射频和微波滤波器等.所生产的晶振均在威斯康星州米德尔顿的ISO9001：2008认证工厂进行,符合国际管理条例.

MMDCOMP晶振成立于1994年,是一家全面服务的频率控制设备制造商.从那时起,MMDCOMP晶振集团已经发展成为一家服务型技术公司,由知识丰富的管理团队和致力于完成客户满意度的专职人员推动.

总部位于内华达州的里诺和南加州的偏远地区.MMDCOMP晶振在频率控制行业的大批量,低成本领域迅速建立了良好的服务声誉.2002年,MMD收购Monitor Products和Quartztek,巩固了其在高稳定性,高性能振荡器领域以及军事市场的地位.Monitor Products一直是频率控制市场高稳定性领域的QPL认证技术领导者,生产定制TCXO晶振和高精度OCXO晶振.

福克斯FTM系列OCXO有源晶振精度稳定控制在±10PPM,频率可供范围5MHZ~40MHZ选择,温度范围-40℃~85℃,具有高品质,性能稳定等.FTM也有一个频率控制引脚,允许最小值±0.7ppm的频率调整.福克斯晶振,石英晶体振荡器电源电压范围3.3V~5V,输出负荷一般为15PF,老化率10年仅0.4值.具有高可靠使用特性.

FOX贴片晶振,SMD晶振,晶体振荡器采用编带盘装,可用于任何自动化生产线,节省了时间,更有效的节省了人力物力资源.福克斯OCXO石英晶体振荡器重量轻,仅有5.7g.亿金电子代理福克斯晶振,更多规格型号以及技术资料欢迎咨询0755-27876565.

石英晶振是一种用于稳定频率和选择频率的电子元件,已被广泛地使用在无线电话、载波通讯、广播电视、卫星通讯、仪器仪表等各种电子设备中.那么晶振通常都有哪些封装尺寸类型呢？
晶振一般可以分为插件晶振（Dip）和贴片晶振（SMD）.

贴片型是按尺寸大小和脚位来分类：例如7050晶振（7.0*5.0）、6035晶振（6.0*3.5）、5032晶振（5.0*3.2)、3225晶振（3.2*2.5）、2520晶振（2.5*2.0）等.从不同的应用性能来分,有源晶振又可分为普通晶振（OSC）、温补晶振（TCXO）、压控晶振（VCXO）、恒温晶振（OCXO）等.

GPS定位系统是靠车载终端内置SIM通过移动GPRS信号传输到后台来实现定位。在远的地方定位人的行踪。GPS卫星定位系统的前身是美军研制的一种“子午仪”导航卫星系统，GPS全球定位系统是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航GPS定位系统。
GPS定位系统工作原理是由地面主控站收集各监测站的观测资料和气象信息,计算各卫星的星历表及卫星钟改正数,按规定的格式编辑导航电文,通过地面上的注入站向GPS卫星注入这些信息。测量定位时,用户可以利用接收机的储存星历得到各个卫星的粗略位置。根据这些数据和自身位置,由计算机选择卫星与用户联线之间张角较大的四颗卫星作为观测对象.

GPS接收机正常工作的条件是至少同时可以接收到4颗卫星的有效信号,当接收到的卫星个数少于4颗时,定位和定时信息是不准确的甚至是错误的。出现这样的原因一般有:个别卫星退出工作、天线安装位置不当、卫星故障等, 这些都有可能造成接收到有效信号的卫星个数过少。

而且有实验证明即使将接收天线从接收机上拔掉,在其后的很长一段时间内GPS接收机仍有PS输出,但此时的1PS与UTC已经有很大的差别,由此可见,GPS接收机完全有可能输出错误的lPPS信号。另外,信号在传递过程中受到来自外界电磁信号的干扰,GPS接收机输出的1PPS信号中可能含有毛刺,导致伪1PPS信号的产生,从而导致系统的误动作,因此有必要采取抗干扰措施。这里采用硬件开窗方法消除干扰2,原理如图4.1所示。

图中的CLK信号由高稳定度的恒温晶振提供,在系统上电复位后,启动单片机的串行通讯口,接收GPS信息,根据解码信息中的工作状态指示判断PPS的有效性。当初始触发分频信号到来之后,通过控制信号设置FPGA中的计数器在接收到的GPS1PS上升沿的附近产生一个短时间的高电平窗口信号,相当于一个与门,过滤掉窗口外的干扰信号。

另外,通过单片机自带的外部中断模块来对去掉干扰后的PPS信号的上升沿进行检测,根据检测结果判断GPS接收机是否正常工作,来决定系统的工作模式是驯服模式还是保持模式,具体消除1PS中干扰脉冲的波形图如图4.2所示。

下面主要介绍处理干扰时的重点:

1.初始触发分频信号的判断

系统初始化后,用单片机的外部中断连续三次检测来自GPS接收机的1PPS信号,如果三次都检测到则给出初始触发分频信号。

2.设置合理的“窗口”信号

由于OCXO恒温晶振的输出频率比较稳定,当初始触发分频信号到来吋刻起,利用FPGA中的计数器和OCXO石英晶体振荡器输出的倍频信号可以大致计算出下一个有效PPS脉冲的到来时刻,经过(1-△)秒后打开“窗口”,在计算得到的第二个PPS脉冲的到来时刻

后的M秒后关闭该“窗口”,只要M选择得足够小,则抗干扰效果就非常的明显。

3.GPS信号的失效检测及处理

对于整个驯服系统来说,GPS信号丢失会产生严重的后果,原因可能是接收机接收到的卫星个数少于四颗,如上面所说的天线的安装问题等,使接收机处于非正常工作状态。或者是GPS接收机与单片机模块或者与门逻辑的接口出现问题,使GPS秒脉冲信号或时间状态信息不能正常传输。

假如是第一种情况,接收模块可通过GPS接收机串口输出的状态信息判断其输出信号是否失效,后面的软件程序作出相应的处理。假如是第二种情况,属于两种功能模块之间的通信故障,系统相关模块不可能从GPS接收模块获得GPS的工作状态信息或者秒脉冲信号,GPS_1PPS秒脉冲入口处的电平不会出现任何变化。

此时,相关模块必须有独自判断GPS是否失效的能力。可以在“窗口”信号开通期间使用单片机相关外部中断模块,如果没有检测到正确跳变,说明GPS信号失效;如果“窗口”信号开通期间相关中断模块能捕捉到正确跳变,则说明GPS信号可能已恢复正常,此时系统可以继续对恒温晶体振荡器OCXO进行校准。

亿金电子专业生产销售石英晶振,贴片晶振,石英晶体谐振器等晶体元件.多年来诚信经营,为用户提供并且推荐质优价廉的晶振产品,在激烈的市场竞争环境中,凭借自身的才智不断创新,改进扩大,以技术赢得市场,以质量赢得客户.亿金电子代理台湾进口晶振,日本进口晶振,欧美进口晶振,市场上常见的晶振品牌如KDS晶振,NDK晶振,TXC晶振,鸿星晶振,京瓷晶振,精工晶体,CTS晶振,微晶晶振,爱普生晶振等均现货,可免费提供样品以及技术支持,欢迎登入亿金官网查看了解详情.

1880年法国物理学家居里兄弟发现了压电效应。当在石英晶体的某个固定的方向加上压力后,晶体的内部就产生电极化现象,并且在对应的两个表面上分别产生正负电荷。当去除所加的压力后,石英晶振晶体表面的正负电荷又会消失,恢复到原来没有加压力的状态;当所加的压力改为拉力后,晶体表面产生的正负电荷的极性也会随之改变。石英晶振晶体表面所产生的电荷量与所加的压力或拉力的大小成正比。这种将机械能转化为电能的现象就称为正压电效应。

相反,如果在石英晶体的极化方向上外加交变电场时,就会使晶体产生膨胀或缩小的机械变形。当去掉所加的交变电场后,该石英晶振晶体的机械变形也随之消失,恢复到原来的状态。这种电能转变为机械能的现象称为“逆压电效应”.自然界中虽然有很多晶体都具有上述压电效应,但是石英贴片晶振晶体结构简单,做成的振荡器精度高,频率稳定,因此是比较理想的材料。

图2-1是正压电效应和逆压电效应的示意图。表示某一非中心对称的压电石英晶体在某一平面上的投影,当其两侧受到一定外力时的情况。其中(a)表示当石英晶振晶体不受外力时,正电荷与负电荷的中心重合。晶体的电极化强度为0,晶体表面就不带电荷。(b) 表示在(a)中的晶体两侧加上压力后,产生电极化现象。即晶体发生压缩变形使得正电荷与负电荷的中心分离。为此,石英晶振晶体就显示有电偶极距,电极化强度就不再等于0晶体表面分别出现了正、负电荷。(c)中则表示将晶体两侧的压力改为拉力后,因为石英贴片晶振晶体产生膨胀变形后正电荷与负电荷的中心分离方向与(b)中的正好相反,所以晶体两侧表面所带的正、负电荷情况也正好相反。

如果在石英晶振晶体两侧的表面镀上金属电极后, 当在其表面加上压力或拉力时,都可以利用仪表测得晶体两侧表面的电位差。只是金属电极上由于静电感应产生的电荷与石英晶体表面出现的束缚电荷极性相反。如(d)、(e) 所示,它们分别表示(b)、(c)在加压力的面或加拉力的面镀上金属电极的情况。当施加压力或拉力的方向和产生电位差的方向一致时,称为纵向压电效应。也有一些压电材料,施加压力或拉力的方向和产生电位差的方向是垂直的,这种现象则被称为横向压电效应。相反,如果压电石英晶体在电场中,出于电场的作用,使石英晶振晶体正电荷与负电荷的中心发生分离。这种极化现象则会导致石英晶体,石英晶体振荡器的变形,这就是电致变形,也就是逆压电效应.

亿金电子专业生产晶振,石英晶振,陶瓷晶振,声表面谐振器,有源晶振,压控振荡器,贴片晶振,陶瓷雾化片,32.768K钟表晶振,温补晶振,石英晶体振荡器等,引进日本先进的机械设备,一流的生产技术,专业的销售团队,以及多位资深工程师为您解决一系列技术性问题.亿金电子晶振厂家同时代理日本台湾欧美进口晶振品牌,KDS晶振,爱普生精工晶体,京瓷贴片晶振,TXC晶体,CTS晶振,IDT晶振,鸿星石英晶振,（SPXO）普通晶体振荡器,(TCXO)温补晶体振荡器,(OCXO)恒温晶体振荡器等.亿金电子为品胜,奇瑞汽车,联想电脑,中兴华为等国内多家知名企业频率部件指定供应商,产品广泛用于智能家居,汽车电子,数码周边产品,无线蓝牙,移动通信装置,钟表系列,仪表仪器,卫星导航,笔记本电脑等诸多领域.

晶振作为测量元件时的重要性能参数

石英晶振本身具有很多性能参数,除了前面所提及的串联谐振频率、并联谐振频率外,还有制造公差、拐点温度等,已经有很多文献对此作了论述但对于测量来说,选用石英晶体的重要原因是因为它的高频稳定性和极小的振幅。所以本文只对晶体的品质因数、频率一电流特性、频率一温度特性进行了论述。

  晶体的品质因数Q是晶体的最重要参数。在一定程度上,当其他条件相同时,Q值越高晶体振荡器的频率稳定度越高,石英晶振晶体的品质因数Q是由晶体的动态参数决定的,即：

其中ω为测试系数。

晶振的品质因数通常不作规定,对于标准部件,Q值通常在20000-200000之间,精密晶体可高达5×10°,这比传统的微悬臂的Q值要高100-1000倍。

石英晶体谐振器的频率一电流特性,就是激励电平和谐振频率的关系,它是由石英晶振的物理特性决定的。激励电平通常以晶振的耗散的功率、流过晶振的电流以及晶振两端的电压来量度,晶振电流的变化使其串联谐振频率发生交化。石英晶振的谐振频率相对变化与晶振电流的关系,可以用下面的近似关系表示：

其中D是振的电流常数

从上述关系式可以看出,当激励电平增大时,产生了以下影响:(1)频率产生了漂移,长期稳定性变坏。石英晶振晶振的弹性常数发生了变化,因此引起了频率的漂移,随着晶振的激励电流增高,晶振的频率稳定性显著下降。(2)晶振温度增加。当晶振的激励电平过高时,使得石英贴片晶振被加热到热平衡的温度也引起了频率变化。(3)产生了寄生振荡。(4)等效电阻加大。内部分子运动加剧,使得等效电阻加大,Q值下降。

在实际测量中,当激励电流过大时,石英贴片晶振振荡的幅值过大,导致测量的精度下降,同时不易控制样品表面与针尖之间的距离,所以一般不能采用较高的激励电流。但是激励电平也不能过小,否则由于噪声电平的限制,使瞬态稳定性变坏,这样获得的图像质量就比较差。

晶振的另外一个值得注意的参数是晶振的频率一温度特性,所谓晶振的频率一温度特性就是石英晶振的谐振器的频率随温度变化而变化的特性。晶振的工作温度变化时,晶格变形,从而使得其串联谐振电路发生变化。石英晶体谐振器在温度较窄的范围中,具有较小的温度系数,这就是说频率受温度的变化的影响比较小。但随着温度变得较低(<50°C)和变得较大时(>80°C)时,石英谐振器的频率随着温度的变化有较大的变化。在国外的文献中已经有报道将晶振放在真空、低温、强磁场的环境下进行测量,这时晶振的频率将与常温时有

明显的不同,而且石英晶体谐振器切型不同,晶振频率的变化方向也不同,所以在实验室应该对测试温度和环境加以控制。同时由于测试环境的变化,如何保持仪器的稳定性, 也是一个值得注意的问题。

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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。