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  • 晶振频率误差和温度、负载、电源的关系
  • 阅读量:1292

        晶振频率与温度的关系
  
  温度在这里是我们列表的首位,因为它是导致频率误差的最重要原因。相对于十亿分之一而言,湿度和压力的影响更大,但是通过在真空中或在惰性气体(例如氮气)中密封包装晶体,可以轻松克服这些环境影响。
  
  温度提出了更困难的挑战。温度变化会导致频率误差在标准范围内达到数十ppm,并且在极端温度下会进一步恶化。
  
  诸如冷却风扇之类的简单系统级解决方案不适用于许多应用,但是可以在晶振集成电路(IC)本身中设计精确的控制,以检测和补偿环境温度的变化。
  
  如这本《电子电路设计》 文章所述,对于开发人员而言,重要的是要理解,晶振的稳定性额定值(通常以25摄氏度为特征)并不代表该器件在整个温度范围内的精度。好消息是,有各种温度补偿晶振可用。
  
  TCXO-温度补偿晶振具有内部温度传感器,IC电路可使用该温度传感器来调节晶体频率。
  
  VCXO-压控晶振的频率可以通过外部施加的电压来调节。VCXO在频率调制(FM)和锁相环(PLL)系统中具有广泛的应用。 基本上是可变电压电容器的变容二极管能够实现频率的电压控制。
  
  OCXO-烤箱控制晶振对温度变化最有弹性。晶振被容纳在具有专用电路的外壳中,该电路被设计为加热晶体周围的区域,从而保持恒定的温度,并且无需进一步的误差补偿。OCXO在正常工作条件下提供最低的误差。
  
  晶振频率与负载的关系
  
  容性负载会影响频率。晶振必须与变化的负载相匹配,这是多种可用晶振组件的原因。
  
  还必须考虑最大驱动功率,以防止过度驾驶。 如果石英晶体不断暴露于超出预期最大功率的超速驱动条件下,它会迅速老化。
  
  甚至将其放置在板上也会影响电容性负载,无论是重新放置晶振本身还是重新布线其他组件。所有这些都是潜在的机械共振源,必须在晶振电路设计过程中加以考虑和测试。
  
  晶振频率与电源的关系
  
  电源负载的变化可能导致晶振电路的有效电阻发生变化,从而导致频率误差。一种解决方案是使用稳压电源,以确保无论设备消耗多少电流,输出电压都将始终保持在电源的额定值。