晶體振蕩器實(shí)際應(yīng)用的環(huán)境需要慎重考慮。例如,高強(qiáng)度的振動(dòng)或沖擊會(huì)給振蕩器帶來(lái)問(wèn)題。除了可能產(chǎn)生物理?yè)p壞,振動(dòng)或沖擊可在某些頻率下引起錯(cuò)誤的動(dòng)作。這些外部感應(yīng)的擾動(dòng)會(huì)產(chǎn)生頻率跳動(dòng)、增加噪聲份量以及間歇性振蕩器失效。對(duì)于要求特殊EMI兼容的應(yīng)用,EMI是另一個(gè)要優(yōu)先考慮的問(wèn)題。除了采用合適的PC母板布局技術(shù),重要的是選擇可提供輻射量小的時(shí)鐘振蕩器。一般來(lái)說(shuō),具有較慢上升/下降時(shí)間的振蕩器呈現(xiàn)較好的EMI特性。
晶體振蕩器的主要特性之一是工作溫度內(nèi)的穩(wěn)定性,它是決定振蕩器價(jià)格的重要因素。穩(wěn)定性愈高或溫度范圍愈寬,器件的價(jià)格亦愈高。工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的-40~ 75℃這個(gè)范圍往往只是出于設(shè)計(jì)者們的習(xí)慣,倘若-30~ 70℃已經(jīng)夠用,那么就不必去追求更寬的溫度范圍。設(shè)計(jì)工程師要慎密決定特定應(yīng)用的實(shí)際需要,然后規(guī)定振蕩器的穩(wěn)定度。指標(biāo)過(guò)高意味著花錢(qián)愈多。晶體老化是造成頻率變化的又一重要因素。根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)品的預(yù)期壽命不同,有多種方法可以減弱這種影響。晶體老化會(huì)使輸出頻率按照對(duì)數(shù)曲線發(fā)生變化,也就是說(shuō)在產(chǎn)品使用的年,這種現(xiàn)象才為顯著。例如,使用10年以上的晶體,其老化速度大約是年的3倍。采用特殊的晶體加工工藝可以改善這種情況,也可以采用調(diào)節(jié)的辦法解決,比如,可以在控制引腳上施加電壓(即增加電壓控制功能)等。
恒溫晶體振蕩器簡(jiǎn)稱(chēng)恒溫晶振,英文簡(jiǎn)稱(chēng)為OCXO(Oven Controlled Crystal Oscillator)。詳解恒溫晶振的調(diào)試:
1)每一個(gè)單獨(dú)指標(biāo)必須單獨(dú)測(cè)試,不能同時(shí)測(cè)試幾種指標(biāo),也不能同時(shí)測(cè)試幾只晶振。
2)測(cè)試時(shí)要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試電路和測(cè)試環(huán)境進(jìn)行測(cè)試。
3)在沒(méi)有相當(dāng)?shù)臏y(cè)試設(shè)備和測(cè)試人員的情況下,不建議客戶(hù)自行測(cè)試晶振,更不能隨意調(diào)試晶振,測(cè)試設(shè)備的等級(jí)應(yīng)至少比晶振指標(biāo)高一個(gè)數(shù)量級(jí)。
4)對(duì)不同廠家的產(chǎn)品,尤其是來(lái)自不同國(guó)家的產(chǎn)品,有一些指標(biāo)的測(cè)試方法不盡相同,應(yīng)提前了解各廠家的異同點(diǎn),統(tǒng)一意見(jiàn),以減少不必要的麻煩。
5)對(duì)一些短期指標(biāo)如頻率精度,開(kāi)機(jī)特性等,應(yīng)多做幾次重復(fù)的測(cè)試,以減少測(cè)試結(jié)果的偶然性。
石英晶體,有天然的也有人造的,是一種重要的壓電晶體材料。石英晶體本身并非振蕩器,它只有借助于有源激勵(lì)和無(wú)源電抗網(wǎng)絡(luò)方可產(chǎn)生振蕩。SPXO主要是由品質(zhì)因數(shù)(Q)很高的晶體諧振器(即晶體振子)與反饋式振蕩電路組成的。石英晶體振子是振蕩器中的重要元件,晶體的頻率(基頻或n次諧波頻率)及其溫度特性在很大程度上取決于其切割取向。石英晶體諧振器的基本結(jié)構(gòu)、(金屬殼)封裝及其等效電路。只要在晶體振子板極上施加交變電壓,就會(huì)使晶片產(chǎn)生機(jī)械變形振動(dòng),此現(xiàn)象即所謂逆壓電效應(yīng)。當(dāng)外加電壓頻率等于晶體諧振器的固有頻率時(shí),就會(huì)發(fā)生壓電諧振,從而導(dǎo)致機(jī)械變形的振幅突然增大。