晶振頻率與溫度的關系
溫度在這里是我們列表的首位,因為它是導致頻率誤差的最重要原因。相對于十億分之一而言,濕度和壓力的影響更大,但是通過在真空中或在惰性氣體(例如氮氣)中密封包裝晶體,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)。溫度變化會導致頻率誤差在標準范圍內(nèi)達到數(shù)十ppm,并且在極端溫度下會進一步惡化。
諸如冷卻風扇之類的簡單系統(tǒng)級解決方案不適用于許多應用,但是可以在晶振集成電路(IC)本身中設計精確的控制,以檢測和補償環(huán)境溫度的變化。
如這本《電子電路設計》 文章所述,對于開發(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溫度范圍內(nèi)的精度。好消息是,有各種溫度補償晶振可用。
TCXO-溫度補償晶振具有內(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,該電路被設計為加熱晶體周圍的區(qū)域,從而保持恒定的溫度,并且無需進一步的誤差補償。OCXO在正常工作條件下提供最低的誤差。
晶振頻率與負載的關系
容性負載會影響頻率。晶振必須與變化的負載相匹配,這是多種可用晶振組件的原因。
還必須考慮最大驅(qū)動功率,以防止過度駕駛。 如果石英晶體不斷暴露于超出預期最大功率的超速驅(qū)動條件下,它會迅速老化。
甚至將其放置在板上也會影響電容性負載,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械共振源,必須在晶振電路設計過程中加以考慮和測試。
晶振頻率與電源的關系
電源負載的變化可能導致晶振電路的有效電阻發(fā)生變化,從而導致頻率誤差。一種解決方案是使用穩(wěn)壓電源,以確保無論設備消耗多少電流,輸出電壓都將始終保持在電源的額定值。