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晶振頻率誤差有四個(gè)主要來源

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瀏覽：- 發(fā)布日期：2019-04-30 09:37:36【大中小】

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老化是電子元件及電子產(chǎn)品常見的一道工序.老化在高分子材料的使用過程中,由于受到熱,氧,水,光,微生物,化學(xué)介質(zhì)等環(huán)境因素的綜合作用, 高分子材料的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生一系列變化, 物理性能也會(huì)相應(yīng)變壞, 如發(fā)硬,發(fā)粘,變脆,變色,失去強(qiáng)度等, 這些變化和現(xiàn)象稱為老化,高分子材料老化的本質(zhì)是其物理結(jié)構(gòu)或化學(xué)結(jié)構(gòu)的改變.在晶振此款電子元件亦是如此.

晶體的串聯(lián)諧振頻率逐漸變化.幾年內(nèi)百萬分之幾的變化很常見.大多數(shù)變化發(fā)生在第一年或第二年.在較高溫度和振蕩幅度下,老化發(fā)生得更快.老化的主要原因是晶體質(zhì)量的增加.增加的質(zhì)量通常來自水晶盒內(nèi)的污染物,這些污染物落在并粘附在水晶表面上.

頻率誤差

頻率誤差有四個(gè)主要來源:

初始公差,或制造商在25°C時(shí)使用指定負(fù)載電容的容差

隨溫度變化的頻率變化

從負(fù)載電容變化"拉"

老化

驅(qū)動(dòng)級(jí)依賴

經(jīng)過一段時(shí)間不活動(dòng)(數(shù)小時(shí)到數(shù)周)后,石英晶振的串聯(lián)電阻可以遠(yuǎn)高于其最大規(guī)定值,從而成為交流電驅(qū)動(dòng)電平的函數(shù).這種效應(yīng)被稱為驅(qū)動(dòng)級(jí)依賴性(DLD)或"困晶體".如果晶體受到機(jī)械沖擊或電驅(qū)動(dòng)"硬",則串聯(lián)電阻通常會(huì)回落到指定的限制范圍內(nèi).

DLD被認(rèn)為是由晶體封裝內(nèi)污染造成的額外機(jī)械損失引起的.污染物可以是固體顆粒或水分,通常是在水晶上凝結(jié)或凍結(jié)的水.一旦振動(dòng)消除了污染,正常的串聯(lián)電阻就會(huì)恢復(fù).污染可能不會(huì)再次沉降(或至少不會(huì)達(dá)到相同程度),導(dǎo)致串聯(lián)電阻的不穩(wěn)定和不可預(yù)測(cè)的變化.

當(dāng)顆粒永久地粘附在晶體上,電極電鍍裂縫或松散,或晶振被劃傷時(shí),就會(huì)發(fā)生不可逆的DLD.沒有晶體完全沒有DLD,但是更高質(zhì)量的產(chǎn)品表現(xiàn)出更低的DLD,無論是串聯(lián)電阻增加的程度還是表現(xiàn)出電阻變化的單元的百分比.

為了減少與DLD相關(guān)的問題,請(qǐng)使用大的負(fù)電阻,大于制造商規(guī)定的最大串聯(lián)電阻的四倍.這消除了幾乎所有DLD問題.您也可以從制造高品質(zhì)32.768K的供應(yīng)商處購(gòu)買.或者,為經(jīng)過工廠測(cè)試的低DLD晶體支付額外費(fèi)用.

虛假模式

晶體通常在基頻附近具有不希望的機(jī)械共振.這些"寄生模式"可以被建模為與基頻分支并聯(lián)的串聯(lián)LCR分支.寄生模式通常具有比期望模式更高的損耗,因此不太可能強(qiáng)烈振蕩.(石英晶體諧振器制造商通常會(huì)測(cè)試雜散共振,并且不會(huì)在這些頻率下運(yùn)輸具有低損耗的單元.)

具有大負(fù)電阻的石英晶體振蕩器通常在整個(gè)振蕩周期中限制或削減.在限制期間,電路的有效增益基本上為零(即,輸入的變化在輸出中產(chǎn)生很小的變化或沒有變化).除非寄生模式具有低損耗,或者有源電路不會(huì)強(qiáng)烈限制信號(hào)幅度,否則將不會(huì)有足夠的增益來使寄生模式振蕩.它們將被所需的大信號(hào)振蕩"阻塞".如果這些不希望的次級(jí)振蕩有足夠的增益,這些頻率會(huì)對(duì)PLL和其他電路中的相位頻率檢測(cè)器造成嚴(yán)重破壞.