石英晶體諧振器的功能和特點
石英晶體諧振器是一種高精度、高穩(wěn)定性的振蕩器,廣泛應用于彩電、計算機、遙控器等各種振蕩電路中。石英晶體諧振器作為標準頻率源或脈沖信號源,在遠程通信、衛(wèi)星通信、手機系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、導航、遙控、航空航天、高速計算機、測量儀器和消費類電子產(chǎn)品中,是其他類型振蕩器無法替代的。
石英晶體振蕩器是利用應時晶體(二氧化硅晶體)的壓電效應制成的諧振器件。它的基本結構大致如下:從應時晶體上以一定的方位角切下一片(簡稱晶圓,可以是方形、矩形或圓形等),在其相應的兩個表面上涂覆銀層作為電極,在每個電極上焊接一根引線以連接到引腳,并添加封裝外殼以形成石英晶體諧振器,簡稱為應時晶體或晶體。它的產(chǎn)品一般封裝在金屬外殼中,也封裝在玻璃外殼、陶瓷或塑料中。
無論是老式石英鐘還是新型多功能石英鐘,石英晶體諧振器都是核心電路,其頻率精度決定了電子鐘的精度。石英晶體諧振器相當于電感。振動系統(tǒng)的部件參數(shù)決定了振動頻率。
在通信系統(tǒng)產(chǎn)品中,石英晶體諧振器的價值得到了更廣泛的體現(xiàn),同時也得到更快的發(fā)展。許多高性能應時石英晶體諧振器主要用于通信網(wǎng)絡、無線數(shù)據(jù)傳輸、高速數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸?shù)取?/p>
隨著電視技術的發(fā)展,近年來,彩電大多采用500千赫或503千赫石英晶體諧振器作為線場電路的振蕩源。經(jīng)過1/3分頻后,獲得了15625Hz的線路頻率,穩(wěn)定性和可靠性大大提高。表面晶振價格便宜,易于更換。
石英晶體諧振器的發(fā)展趨勢
1.小型化、片狀化、碎片化:為了滿足以手機為代表的輕薄短小便攜產(chǎn)品的要求,石英晶體諧振器的封裝從傳統(tǒng)的裸金屬外殼覆蓋塑料金屬變成了陶瓷封裝。TCXO等設備的體積縮小了30 ~ 100倍。SMD封裝的TCXO厚度小于2mm,目前已有53mm器件投放市場。
2.精度高,穩(wěn)定性好。目前,無補償石英晶體諧振器的總精度可達25 ppm,VCXO在10 ~ 7范圍內(nèi)頻率穩(wěn)定性一般可達20 ~ 100 ppm,而OCXO在相同溫度范圍內(nèi)一般為0.0001 ~ 5 ppm,VCXO控制在25 ppm以下。
3.低噪聲、高頻、頻率抖動在GPS通信系統(tǒng)中是不允許的,相位噪聲是表征振蕩器頻率抖動的重要參數(shù)。目前,OCXO主流的產(chǎn)品的相位噪聲性能有了很大的提升。除VCXO外,其他類型石英晶體諧振器的輸出頻率不超過200MHz。比如在GSM等手機中使用的UCV4系列壓控振蕩器,頻率為650~1700 MHz,電源電壓為2.2 ~ 3.3 V,工作電流為8 ~ 10 mA。
4.低功能、快速啟動、低電壓運行、低電平驅動、低電流消耗已成為趨勢。電源電壓一般為3.3V,目前很多TCXO和VCXO產(chǎn)品的電流損耗不超過2 mA。石英晶體諧振器的快速啟動技術也取得了突破性進展。