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面议晶振在电气上可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络,电工学上这个网络有两个谐振点,以频率的高低分其中较低的频率为串联谐振,较高的频率为并联谐振。由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近,在这个极窄的频率范围内,晶振等效为一个电感,所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路,由于晶振等效为电感的频率范围很窄,所以即使其他元件的参数变化很大,这个振荡器的频率也不会有很大的变化。晶振有一个重要的参数,那就是负载电容值,选择与负载电容值相等的并联电容,就可以得到晶振标称的谐振频率。一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器(注意是放大器不是反相器)的两端接入晶振,再有两个电容分别接到晶振的两端,每个电容的另一端再接到地,这两个电容串联的容量值就应该等于负载电容,请注意一般IC的引脚都有等效输入电容,这个不能忽略。一般的晶振的负载电容为15p或12.5p,如果再考虑元件引脚的等效输入电容,则两个22p的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择。
恒温晶体振荡器简称恒温晶振,英文简称为OCXO(Oven Controlled Crystal Oscillator)。详解恒温晶振的调试:
1)每一个单独指标必须单独测试,不能同时测试几种指标,也不能同时测试几只晶振。
2)测试时要严格按照标准的测试电路和测试环境进行测试。
3)在没有相当的测试设备和测试人员的情况下,不建议客户自行测试晶振,更不能随意调试晶振,测试设备的等级应至少比晶振指标高一个数量级。
4)对不同厂家的产品,尤其是来自不同国家的产品,有一些指标的测试方法不尽相同,应提前了解各厂家的异同点,统一意见,以减少不必要的麻烦。
5)对一些短期指标如频率精度,开机特性等,应多做几次重复的测试,以减少测试结果的偶然性。
晶体振荡器被广泛应用到军、民用通信电台,微波通信设备,程控电话交换机,无线电综合测试仪,BP机、发射台,频率计数器、GPS、卫星通信、遥控移动设备等。它有多种封装,特点是电气性能规范多种多样。它有好几种不同的类型:电压控制晶体振荡器(VCXO)、温度补偿晶体振荡器(TCXO)、恒温晶体振荡器(OCXO),以及数字补偿晶体振荡器(MCXO或DTCXO),每种类型都有自己的性能。如果需要使设备即开即用,您就必须选用VCXO或温补晶振,如果要求稳定度在0.5ppm以上,则需选择数字温补晶振(MCXO)。模拟温补晶振适用于稳定度要求在5ppm~0.5ppm之间的需求。VCXO只适合于稳定度要求在5ppm以下的产品。在不需要即开即用的环境下,如果需要信号稳定度超过0.1ppm的,可选用OCXO。
如何防止晶振出现不良现象,现在介绍严格按照技术要求的规定,对晶振组件进行检漏试验以检查其密封性,具体如下:
1、压封工序是将调好的谐振件在保护中与外壳封装起来,以稳定石英晶体谐振器的电气性能。在此工序应保持送料仓、压封仓和出料仓干净,压封仓要连续冲,并在压封过程中注意焊头磨损情况及模具位置,电压、气压和流量是否正常,否则及时处理。其质量标准为:无伤痕、毛刺、顶坑、弯腿,压印对称不可歪斜。
2、由于石英晶体是被动组件,它是由IC提供适当的激励功率而正常工作的,因此,当激励功率过低时,石英晶振不易起振,过高时,便形成过激励,使石英芯片破损,引起停振。所以,应提供适当的激励功率。另外,有功负载会消耗一定的功率,从而降低晶体Q值,从而使晶体的稳定性下降,容易受周边有源组件影响,处于不稳定状态,出现时振时不振现象,所以,外加有功负载时,应匹配一个比较合适有功负载。
3、控制好剪脚和焊锡工序,并保证基座绝缘性能和引脚质量,引脚镀层光亮均匀无麻面,无变形、裂痕、变色、划伤、污迹及镀层剥落。为了更好地防止单漏,可以在晶体下加一个绝缘垫片。
4、当晶体产生频率漂移而且超出频差范围时,应检查是否匹配了合适的负载电容,可以通过调节晶体的负载电容来解决。