石英晶體諧振器的功能和特點(diǎn)
石英晶體諧振器是一種高精度、高穩(wěn)定性的振蕩器,廣泛應(yīng)用于彩電、計(jì)算機(jī)、遙控器等各種振蕩電路中。石英晶體諧振器作為標(biāo)準(zhǔn)頻率源或脈沖信號(hào)源,在遠(yuǎn)程通信、衛(wèi)星通信、手機(jī)系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、導(dǎo)航、遙控、航空航天、高速計(jì)算機(jī)、測(cè)量?jī)x器和消費(fèi)類電子產(chǎn)品中,是其他類型振蕩器無(wú)法替代的。
石英晶體振蕩器是利用應(yīng)時(shí)晶體(二氧化硅晶體)的壓電效應(yīng)制成的諧振器件。它的基本結(jié)構(gòu)大致如下:從應(yīng)時(shí)晶體上以一定的方位角切下一片(簡(jiǎn)稱晶圓,可以是方形、矩形或圓形等),在其相應(yīng)的兩個(gè)表面上涂覆銀層作為電極,在每個(gè)電極上焊接一根引線以連接到引腳,并添加封裝外殼以形成石英晶體諧振器,簡(jiǎn)稱為應(yīng)時(shí)晶體或晶體。它的產(chǎn)品一般封裝在金屬外殼中,也封裝在玻璃外殼、陶瓷或塑料中。
無(wú)論是老式石英鐘還是新型多功能石英鐘,石英晶體諧振器都是核心電路,其頻率精度決定了電子鐘的精度。石英晶體諧振器相當(dāng)于電感。振動(dòng)系統(tǒng)的部件參數(shù)決定了振動(dòng)頻率。
在通信系統(tǒng)產(chǎn)品中,石英晶體諧振器的價(jià)值得到了更廣泛的體現(xiàn),同時(shí)也得到更快的發(fā)展。許多高性能應(yīng)時(shí)石英晶體諧振器主要用于通信網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸、高速數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)取?/p>
隨著電視技術(shù)的發(fā)展,近年來(lái),彩電大多采用500千赫或503千赫石英晶體諧振器作為線場(chǎng)電路的振蕩源。經(jīng)過(guò)1/3分頻后,獲得了15625Hz的線路頻率,穩(wěn)定性和可靠性大大提高。表面晶振價(jià)格便宜,易于更換。
石英晶體諧振器的發(fā)展趨勢(shì)
1.小型化、片狀化、碎片化:為了滿足以手機(jī)為代表的輕薄短小便攜產(chǎn)品的要求,石英晶體諧振器的封裝從傳統(tǒng)的裸金屬外殼覆蓋塑料金屬變成了陶瓷封裝。TCXO等設(shè)備的體積縮小了30 ~ 100倍。SMD封裝的TCXO厚度小于2mm,目前已有53mm器件投放市場(chǎng)。
2.精度高,穩(wěn)定性好。目前,無(wú)補(bǔ)償石英晶體諧振器的總精度可達(dá)25 ppm,VCXO在10 ~ 7范圍內(nèi)頻率穩(wěn)定性一般可達(dá)20 ~ 100 ppm,而OCXO在相同溫度范圍內(nèi)一般為0.0001 ~ 5 ppm,VCXO控制在25 ppm以下。
3.低噪聲、高頻、頻率抖動(dòng)在GPS通信系統(tǒng)中是不允許的,相位噪聲是表征振蕩器頻率抖動(dòng)的重要參數(shù)。目前,OCXO主流的產(chǎn)品的相位噪聲性能有了很大的提升。除VCXO外,其他類型石英晶體諧振器的輸出頻率不超過(guò)200MHz。比如在GSM等手機(jī)中使用的UCV4系列壓控振蕩器,頻率為650~1700 MHz,電源電壓為2.2 ~ 3.3 V,工作電流為8 ~ 10 mA。
4.低功能、快速啟動(dòng)、低電壓運(yùn)行、低電平驅(qū)動(dòng)、低電流消耗已成為趨勢(shì)。電源電壓一般為3.3V,目前很多TCXO和VCXO產(chǎn)品的電流損耗不超過(guò)2 mA。石英晶體諧振器的快速啟動(dòng)技術(shù)也取得了突破性進(jìn)展。