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3分钟带你了解OCXO振荡器内部的晶体类型

来源:http://www.jinluodz.com 作者:金洛鑫电子 2019年05月18
   随着时代的发展和科技的进步,OCXO晶振技术也得到进一步提升,比起以前工艺已经成熟了很多,业界许多人都知道,OCXO振荡器内容有一颗晶体,通常是AT切石英晶体或SC切的晶体。这两种不同切割的晶体谁会更合适OCXO呢?接下来将针对这个问题,进行详细的分析。
   AT是温度补偿切割,意味着切割的取向使得晶格的温度系数对晶体性能的影响最小。SC(应力补偿)也是温度补偿的。最初开发于1974年,SC切割是双旋转切割(类似于木工的复合斜切)。在为特定应用选择OSCillator时,了解振荡器核心的晶体类型非常重要。AT切割和SC切割之间不同的关键参数是频率与温度稳定性,晶体老化,g灵敏度,初始频率精度,可用性和成本。
下表总结了在OCXO中使用时AT和SC晶体之间的比较:
SC1.jpg
   比较AT和SC晶体之间的差异及其对OCXO振荡器性能的影响。每个石英晶体振荡器内部都称为晶体空白。晶体空白是振荡器的谐振元件,当受到电压电位时,它将开始振动并以其“基频”振荡。正如您可能想象的那样,晶体坯料的制造方式会对晶体管产生重大影响。振荡器性能。对晶体进行最有影响的制造步骤之一,因此振荡器性能是切割晶体坯料时石英的取向。
   从较大的块状石英切割晶体坯料,并且由于石英是晶体,因此材料的内部结构是可预测的晶格结构。因此,晶格结构的取向或角度可以产生不同的“切割”晶体坯料。OCXO(烤箱控制振荡器)中使用的两种最常见的石英晶体切割是AT切割和SC切割。就像任何其他工程或设计决策一样,它们都有自己的优点和缺点,必须在频率控制设备的设计阶段进行交易。
G-灵敏度:
   G灵敏度描述了冲击和振动对振荡器频率输出的影响。G-灵敏度以PPB/G测量。因为石英晶体是在电压电势下振动的电子机械装置,所以引入振动会导致电输出特性发生变化。事实上,g灵敏度是振荡器相位噪声的主要原因。
水晶老化:
   晶体老化是一个描述晶体频率如何随晶振寿命变化的规范。由于振荡器内的杂质而发生晶体老化。老化也用PPB测量。SC切割对某些老化效应不太敏感,例如晶体安装应力,晶体坯料电镀应力,电子器件性能的变化。
频率与温度:
   频率与温度稳定性是一个描述振荡器频率输出如何随温度变化的规范。FvT表现以十亿分之一或PPB计算。SC切割将提高恒温晶体振荡器的性能。主要原因是晶体转折点附近的曲线斜率。通常,SC切割的斜率是具有相同转折点的AT切割的斜率的1/3。SC切割提供改善的FvT性能的另一个领域是在井下应用中观察到的高温范围(-20℃至+200℃)下的操作。对于AT而言,与+27℃相比,拐点温度约为+90℃,SC将在这些范围内实现更紧密的稳定性。在这个扩展的温度范围内,这种改进可能高达5倍。
   通过对比和分析,显示SC切割的石英晶体更适合用于OCXO CRYSTAL内部,但是AT切割的晶体成本比较低,怎么用,要用哪种主要看制造商的选择。虽然OCXO振荡器的体积基本都比较大,但因其优越的高稳定性,可靠性,低相位噪声,低相位抖动,温度恒定的性能,仍然吸引许多生产高端产品的厂家采购和使用。

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