晶振頻率與溫度的關(guān)系
溫度在這里是我們列表的首位,因?yàn)樗菍?dǎo)致頻率誤差的最重要原因。相對(duì)于十億分之一而言,濕度和壓力的影響更大,但是通過在真空中或在惰性氣體(例如氮?dú)猓┲忻芊獍b晶體,可以輕松克服這些環(huán)境影響。
溫度提出了更困難的挑戰(zhàn)。溫度變化會(huì)導(dǎo)致頻率誤差在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)達(dá)到數(shù)十ppm,并且在極端溫度下會(huì)進(jìn)一步惡化。
諸如冷卻風(fēng)扇之類的簡單系統(tǒng)級(jí)解決方案不適用于許多應(yīng)用,但是可以在晶振集成電路(IC)本身中設(shè)計(jì)精確的控制,以檢測和補(bǔ)償環(huán)境溫度的變化。
如這本《電子電路設(shè)計(jì)》 文章所述,對(duì)于開發(fā)人員而言,重要的是要理解,晶振的穩(wěn)定性額定值(通常以25攝氏度為特征)并不代表該器件在整個(gè)溫度范圍內(nèi)的精度。好消息是,有各種溫度補(bǔ)償晶振可用。
TCXO-溫度補(bǔ)償晶振具有內(nèi)部溫度傳感器,IC電路可使用該溫度傳感器來調(diào)節(jié)晶體頻率。
VCXO-壓控晶振的頻率可以通過外部施加的電壓來調(diào)節(jié)。VCXO在頻率調(diào)制(FM)和鎖相環(huán)(PLL)系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。 基本上是可變電壓電容器的變?nèi)荻O管能夠?qū)崿F(xiàn)頻率的電壓控制。
OCXO-烤箱控制晶振對(duì)溫度變化最有彈性。晶振被容納在具有專用電路的外殼中,該電路被設(shè)計(jì)為加熱晶體周圍的區(qū)域,從而保持恒定的溫度,并且無需進(jìn)一步的誤差補(bǔ)償。OCXO在正常工作條件下提供最低的誤差。
晶振頻率與負(fù)載的關(guān)系
容性負(fù)載會(huì)影響頻率。晶振必須與變化的負(fù)載相匹配,這是多種可用晶振組件的原因。
還必須考慮最大驅(qū)動(dòng)功率,以防止過度駕駛。 如果石英晶體不斷暴露于超出預(yù)期最大功率的超速驅(qū)動(dòng)條件下,它會(huì)迅速老化。
甚至將其放置在板上也會(huì)影響電容性負(fù)載,無論是重新放置晶振本身還是重新布線其他組件。所有這些都是潛在的機(jī)械共振源,必須在晶振電路設(shè)計(jì)過程中加以考慮和測試。
晶振頻率與電源的關(guān)系
電源負(fù)載的變化可能導(dǎo)致晶振電路的有效電阻發(fā)生變化,從而導(dǎo)致頻率誤差。一種解決方案是使用穩(wěn)壓電源,以確保無論設(shè)備消耗多少電流,輸出電壓都將始終保持在電源的額定值。