晶體振蕩器是指從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片(簡稱為晶片)，石英晶體諧振器，簡稱為石英晶體或晶體、晶振;而在封裝內(nèi)部添加IC組成振蕩電路的晶體元件稱為晶體振蕩器。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。

應(yīng)用

1.通用晶體振蕩器，用于各種電路中，產(chǎn)生振蕩頻率。

2.時鐘脈沖用石英晶體諧振器，與其它元件配合產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號，廣泛用于數(shù)字電路中。

3.微處理器用石英晶體諧振器。

4.CTVVTR用石英晶體諧振器。

5.鐘表用石英晶體振蕩器。

技術(shù)指標(biāo)

⒈總頻差：在規(guī)定的時間內(nèi)，由于規(guī)定的工作和非工作參數(shù)全部組合而引起的晶體振蕩器頻率與給定標(biāo)稱頻率的最大頻差。

說明：總頻差包括頻率溫度穩(wěn)定度、頻率溫度準(zhǔn)確度、頻率老化率、頻率電源電壓穩(wěn)定度和頻率負(fù)載穩(wěn)定度共同造成的最大頻差。一般只在對短期頻率穩(wěn)定度關(guān)心，而對其他頻率穩(wěn)定度指標(biāo)不嚴(yán)格要求的場合采用。例如：精密制導(dǎo)雷達(dá)。

⒉ 頻率溫度穩(wěn)定度：在標(biāo)稱電源和負(fù)載下，工作在規(guī)定溫度范圍內(nèi)的不帶隱含基準(zhǔn)溫度或帶隱含基準(zhǔn)溫度的最大允許頻偏。

fT=±(fmax-fmin)/(fmax+fmin)

fTref =±MAX[|(fmax-fref)/fref|，|(fmin-fref)/fref|]

fT：頻率溫度穩(wěn)定度(不帶隱含基準(zhǔn)溫度)

fTref：頻率溫度穩(wěn)定度(帶隱含基準(zhǔn)溫度)

fmax ：規(guī)定溫度范圍內(nèi)測得的最高頻率

fmin：規(guī)定溫度范圍內(nèi)測得的最低頻率

fref：規(guī)定基準(zhǔn)溫度測得的頻率

說明：采用fTref指標(biāo)的晶體振蕩器其生產(chǎn)難度要高于采用fT指標(biāo)的晶體振蕩器，故fTref指標(biāo)的晶體振蕩器售價較高。

⒊ 頻率穩(wěn)定預(yù)熱時間：以晶體振蕩器穩(wěn)定輸出頻率為基準(zhǔn)，從加電到輸出頻率小于規(guī)定頻率允差所需要的時間。

說明：在多數(shù)應(yīng)用中，晶體振蕩器是長期加電的，然而在某些應(yīng)用中晶體振蕩器需要頻繁的開機和關(guān)機，這時頻率穩(wěn)定預(yù)熱時間指標(biāo)需要被考慮到(尤其是對于在苛刻環(huán)境中使用的軍用通訊電臺，當(dāng)要求頻率溫度穩(wěn)定度≤±0.3ppm(-45℃～85℃)，采用OCXO作為本振，頻率穩(wěn)定預(yù)熱時間將不少于5分鐘，而采用DTCXO只需要十幾秒鐘)。

⒋ 頻率老化率：在恒定的環(huán)境條件下測量振蕩器頻率時，振蕩器頻率和時間之間的關(guān)系。這種長期頻率漂移是由晶體元件和振蕩器電路元件的緩慢變化造成的，可用規(guī)定時限后的最大變化率(如±10ppb/天，加電72小時后)，或規(guī)定的時限內(nèi)最大的總頻率變化(如：±1ppm/(第一年)和±5ppm/(十年))來表示。

說明：TCXO的頻率老化率為：±0.2ppm～±2ppm(第一年)和±1ppm～±5ppm(十年)(除特殊情況，TCXO很少采用每天頻率老化率的指標(biāo)，因為即使在實驗室的條件下，溫度變化引起的頻率變化也將大大超過溫度補償晶體振蕩器每天的頻率老化，因此這個指標(biāo)失去了實際的意義)。OCXO的頻率老化率為：±0.5ppb～±10ppb/天(加電72小時后)，±30ppb～±2ppm(第一年)，±0.3ppm～±3ppm(十年)。

⒌頻率壓控范圍：將頻率控制電壓從基準(zhǔn)電壓調(diào)到規(guī)定的終點電壓，晶體振蕩器頻率的最小峰值改變量。

說明：基準(zhǔn)電壓為+2.5V，規(guī)定終點電壓為+0.5V和+4.5V，壓控晶體振蕩器在+0.5V頻率控制電壓時頻率改變量為-110ppm，在+4.5V頻率控制電壓時頻率改變量為+130ppm，則VCXO電壓控制頻率壓控范圍表示為：≥±100ppm(2.5V±2V)。

⒍壓控頻率響應(yīng)范圍：當(dāng)調(diào)制頻率變化時，峰值頻偏與調(diào)制頻率之間的關(guān)系。通常用規(guī)定的調(diào)制頻率比規(guī)定的調(diào)制基準(zhǔn)頻率低若干dB表示。

說明：VCXO頻率壓控范圍頻率響應(yīng)為0～10kHz。

⒎頻率壓控線性：與理想(直線)函數(shù)相比的輸出頻率-輸入控制電壓傳輸特性的一種量度，它以百分?jǐn)?shù)表示整個范圍頻偏的可容許非線性度。

說明：典型的VCXO頻率壓控線性為：≤±10%，≤±20%。簡單的VCXO頻率壓控線性計算方法為(當(dāng)頻率壓控極性為正極性時)：

頻率壓控線性=±((fmax-fmin)/ f0)×100%

fmax：VCXO在最大壓控電壓時的輸出頻率

fmin：VCXO在最小壓控電壓時的輸出頻率

f0：壓控中心電壓頻率

⒏單邊帶相位噪聲￡(f)：偏離載波f處，一個相位調(diào)制邊帶的功率密度與載波功率之比。

主要參數(shù)

參數(shù)基本描述

頻率準(zhǔn)確度在標(biāo)稱電源電壓、標(biāo)稱負(fù)載阻抗、基準(zhǔn)溫度(25℃)以及其他條件保持不變，晶體振蕩器的頻率相對與其規(guī)定標(biāo)稱值的最大允許偏差，即(fmax-fmin)/f0;

溫度穩(wěn)定度其他條件保持不變，在規(guī)定溫度范圍內(nèi)晶體振蕩器輸出頻率的最大變化量相對于溫度范圍內(nèi)輸出頻率極值之和的允許頻偏值，即(fmax-fmin)/(fmax+fmin);

頻率調(diào)節(jié)范圍通過調(diào)節(jié)晶振的某可變元件改變輸出頻率的范圍。

調(diào)頻(壓控)特性包括調(diào)頻頻偏、調(diào)頻靈敏度、調(diào)頻線性度。

①調(diào)頻頻偏：壓控晶體振蕩器控制電壓由標(biāo)稱的最大值變化到最小值時輸出頻率差。

②調(diào)頻靈敏度：壓控晶體振蕩器變化單位外加控制電壓所引起的輸出頻率的變化量。

③調(diào)頻線性度：是一種與理想直線(最小二乘法)相比較的調(diào)制系統(tǒng)傳輸特性的量度。

負(fù)載特性其他條件保持不變，負(fù)載在規(guī)定變化范圍內(nèi)晶體振蕩器輸出頻率相對于標(biāo)稱負(fù)載下的輸出頻率的最大允許頻偏。

電壓特性其他條件保持不變，電源電壓在規(guī)定變化范圍內(nèi)晶體振蕩器輸出頻率相對于標(biāo)稱電源電壓下的輸出頻率的最大允許頻偏。

雜波輸出信號中與主頻無諧波(副諧波除外)關(guān)系的離散頻譜分量與主頻的功率比，用dBc表示。

諧波諧波分量功率Pi與載波功率P0之比，用dBc表示。

頻率老化在規(guī)定的環(huán)境條件下，由于元件(主要是石英諧振器)老化而引起的輸出頻率隨時間的系統(tǒng)漂移過程。通常用某一時間間隔內(nèi)的頻差來量度。對于高穩(wěn)定晶振，由于輸出頻率在較長的工作時間內(nèi)呈近似線性的單方向漂移，往往用老化率(單位時間內(nèi)的相對頻率變化)來量度。

日波動指振蕩器經(jīng)過規(guī)定的預(yù)熱時間后，每隔一小時測量一次，連續(xù)測量24小時，將測試數(shù)據(jù)按S=(fmax-fmin)/f0式計算，得到日波動。

開機特性在規(guī)定的預(yù)熱時間內(nèi)，振蕩器頻率值的最大變化，用V=(fmax-fmin)/f0表示。

相位噪聲短期穩(wěn)定度的頻域量度。用單邊帶噪聲與載波噪聲之比£(f)表示，£(f)與噪聲起伏的頻譜密度Sφ(f)和頻率起伏的頻譜密度Sy(f)直接相關(guān)，由下式表示：

f2S(f)=f02Sy(f)=2f2£(f)

f—傅立葉頻率或偏離載波頻率;f0—載波頻率。

下面給大家說說晶體振蕩器的發(fā)展趨勢。

1、小型化、薄片化和片式化：為滿足移動電話為代表的便攜式產(chǎn)品輕、薄、短小的要求，石英晶體振蕩器的封裝由傳統(tǒng)的裸金屬外殼覆塑料金屬向陶瓷封裝轉(zhuǎn)變。例如TCXO這類器件的體積縮小了30～100倍。采用SMD封裝的TCXO厚度不足2mm，目 前 5×3mm尺寸的器件已經(jīng)上市。

2、高精度與高穩(wěn)定度，無補償式晶體振蕩器總精度也能達(dá)到±25ppm，VCXO的頻率穩(wěn)定度在10～7℃范圍內(nèi)一般可達(dá)±20～100ppm，而OCXO在同一溫度范圍內(nèi)頻率穩(wěn)定度一般為±0.0001～5ppm，VCXO控制在±25ppm以下。

3、低噪聲，高頻化，在GPS通信系統(tǒng)中是不允許頻率顫抖的，相位噪聲是表征振蕩器頻率顫抖的一個重要參數(shù)。OCXO主流產(chǎn)品的相位噪聲性能有很大改善。除VCXO外，其它類型的晶體振蕩器最高輸出頻率不超過200MHz。例如用于GSM等移動電話的UCV4系列壓控振蕩器，其頻率為650～1700MHz，電源電壓2.2～3.3V，工作電流8～10mA。

4、低功耗，快速啟動，低電壓工作，低電平驅(qū)動和低電流消耗已成為一個趨勢。電源電壓一般為3.3V。許多TCXO和VCXO產(chǎn)品，電流損耗不超過2mA。石英晶體振蕩器的快速啟動技術(shù)也取得突破性進(jìn)展。例如日本精工生產(chǎn)的VG—2320SC型VCXO，在±0.1ppm規(guī)定值范圍條件下，頻率穩(wěn)定時間小于4ms。日本東京陶瓷公司生產(chǎn)的SMDTCXO，在振蕩啟動4ms后則可達(dá)到額定值的90%。OAK公司的10～25MHz的OCXO產(chǎn)品，在預(yù)熱5分鐘后，則能達(dá)到±0.01ppm的穩(wěn)定度。