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來源:http://ljnshy.cn 作者:帝國科技 2024年03月11
Q-Tech振蕩器QTCT5702C1B-24.576000活動下降以及如何避免它們

商業(yè)級石英晶體振蕩器有時會出現(xiàn)被稱為“活性下降”的問題,這種問題僅在特定溫度下出現(xiàn)。如果您從未碰巧在問題溫度下運行,您將永遠看不到問題。
但什么是活動度下降呢?這是晶體電阻相對突然的增加,是石英晶體串聯(lián)電阻和頻率特性隨溫度變化的一種擾動。通常,活性下降是由石英晶體中振動的干擾模式(耦合模式)引起的。當耦合模式的頻率與主模式的頻率一致時,耦合模式會從主模式吸取能量,從而顯著增加主模式的電阻。活動驟降會導致系統(tǒng)失鎖或其他類型的問題。
這些干擾模式實際上是低頻彎曲模式的高泛音(高達50次泛音)。它們的溫度系數(shù)非常陡,約為-20ppm/°C,僅在較窄的溫度范圍內(nèi)(約5至20°C)與主模式頻率一致。如果沒有設(shè)計出干擾耦合模式,將在此溫度范圍內(nèi)導致活性下降。
由于耦合模式是基于石英的,因此它會導致任何活動下降在時間和溫度上非常容易重復。耦合模式的影響程度可以從輕微到間歇到災難性。這完全取決于干擾模式的強度以及應(yīng)用對振蕩器輸出電平變化和2至20 ppm頻率偏移的敏感程度。
活性下降的另一個原因是顆粒粘在晶體的活性區(qū)域上或附近。這種類型的活動下降會隨著時間和溫度的變化而變化。如果粒子從晶體表面脫離或移動到表面上的另一個位置,這些下降將受到影響。這種位置變化可能會導致下降變得更好、更糟或至少暫時消失。或者從未檢測到突然發(fā)生或在驟降發(fā)生的溫度下改變幅度。
石英振蕩器的活度下降
在石英晶體中,有很多技術(shù)術(shù)語、規(guī)格和復雜的物理特性,對于那些不直接從事石英晶振晶體行業(yè)工程級別工作的人來說,這些術(shù)語、規(guī)范和物理特性可能會讓他們不知所措。
它與晶體時鐘振蕩器的異常故障模式有關(guān),可以通過有效和主動的過程進行測試并幾乎完全根除。
活性下降是晶體電阻的相對突然增加,即石英晶體串聯(lián)電阻(Rs)隨溫度的變化而發(fā)生的擾動。通常,活性下降是由石英晶體中的干擾振動模式(耦合模式)引起的。這些模式從主模式中釋放能量。因此,一旦耦合模式的頻率與主模式的頻率一致,耦合模式就急劇增加主模式的電阻。這些干擾模式實際上是低頻彎曲模式的高泛音(高達第50泛音)。它們的溫度系數(shù)非常陡峭,約為-20ppm/°C。因此,它們僅在相當窄的溫度范圍內(nèi)與主模式頻率一致。可以設(shè)計出干擾模式。如果沒有設(shè)計出來,耦合模式將導致活動下降。見圖1。

Q-Tech振蕩器QTCT5702C1B-24.576000活動下降以及如何避免它們
它們的溫度通常相當窄,大約5到30°C寬。對于給定的設(shè)計,活性下降將趨向于大約相同的溫度范圍。因為耦合模式是基于石英晶體的,所以它導致的任何活動隨時間和溫度的變化都是非常可重復的。請參閱下面的示例。
耦合模式的影響范圍從輕微到災難性再到間歇性。這取決于干擾模式的強度以及應(yīng)用對振蕩器輸出電平的變化、大約2到20ppm的頻率偏移等的敏感程度。活動性下降可能導致系統(tǒng)失去鎖相或其他類型的問題。
活性下降的另一個原因是顆粒粘附在晶體的活性區(qū)域上或附近。這種類型的活動下降可以隨著時間、溫度和時間的變化而變化。這些將受到顆粒從晶體表面分離或移動到另一個位置的影響。因此,這種位置的變化可能會導致下跌變得更好,更糟,至少暫時消失。此外,從未檢測到轉(zhuǎn)變?yōu)橥蝗话l(fā)生或在發(fā)生下降的溫度下改變幅度。
在Q-Tech,我們有能力圍繞潛在的活動下降進行設(shè)計和/或在溫度測試程序中篩選出它們。這只是我們成為世界上第一高可靠性振蕩器制造商的眾多原因之一。
它與晶體時鐘振蕩器的異常故障模式有關(guān),可以通過有效和主動的過程進行測試并幾乎完全根除。
活性下降是晶體電阻的相對突然增加,即石英晶體串聯(lián)電阻(Rs)隨溫度的變化而發(fā)生的擾動。通常,活性下降是由石英晶體中的干擾振動模式(耦合模式)引起的。這些模式從主模式中釋放能量。因此,一旦耦合模式的頻率與主模式的頻率一致,耦合模式就急劇增加主模式的電阻。這些干擾模式實際上是低頻彎曲模式的高泛音(高達第50泛音)。它們的溫度系數(shù)非常陡峭,約為-20ppm/°C。因此,它們僅在相當窄的溫度范圍內(nèi)與主模式頻率一致。可以設(shè)計出干擾模式。如果沒有設(shè)計出來,耦合模式將導致活動下降。見圖1。

Q-Tech振蕩器QTCT5702C1B-24.576000活動下降以及如何避免它們
它們的溫度通常相當窄,大約5到30°C寬。對于給定的設(shè)計,活性下降將趨向于大約相同的溫度范圍。因為耦合模式是基于石英晶體的,所以它導致的任何活動隨時間和溫度的變化都是非常可重復的。請參閱下面的示例。
耦合模式的影響范圍從輕微到災難性再到間歇性。這取決于干擾模式的強度以及應(yīng)用對振蕩器輸出電平的變化、大約2到20ppm的頻率偏移等的敏感程度。活動性下降可能導致系統(tǒng)失去鎖相或其他類型的問題。
活性下降的另一個原因是顆粒粘附在晶體的活性區(qū)域上或附近。這種類型的活動下降可以隨著時間、溫度和時間的變化而變化。這些將受到顆粒從晶體表面分離或移動到另一個位置的影響。因此,這種位置的變化可能會導致下跌變得更好,更糟,至少暫時消失。此外,從未檢測到轉(zhuǎn)變?yōu)橥蝗话l(fā)生或在發(fā)生下降的溫度下改變幅度。
在Q-Tech,我們有能力圍繞潛在的活動下降進行設(shè)計和/或在溫度測試程序中篩選出它們。這只是我們成為世界上第一高可靠性振蕩器制造商的眾多原因之一。
設(shè)計AT切割活動無傾角石英晶體振蕩器的一些考慮因素:
(1)石英加工制造:
a.晶體單元設(shè)計的物理幾何形狀
b.電極參數(shù)和設(shè)計(R1、C1、C0、L1)
c.負載電容
d.驅(qū)動級別和驅(qū)動級別相關(guān)性(DLD)
e.基礎(chǔ)電鍍或最終電鍍過程中引入的顆粒
f.真空泵中的油等污染物
g.水晶坯上的劃痕
h.晶體切割和操作模式
i.安裝方法
j.工作溫度窗口
(2) 電路設(shè)計:
a.放大器裕度和增益
b.負載電容
c.使放大器增益與晶體驅(qū)動電平匹配
d.操作模式(基本模式與第三或第五Overtone模式)
e.工作溫度
f.附著晶體的方法
(3) 試驗方法:
a.安裝前對成品水晶水平面進行測試
b.在完成的振蕩器水平下進行測試(見圖2)
c.篩選試驗
d.回轉(zhuǎn)速率
e.慢斜坡試驗(1.25°C/分鐘)或每度或每五度的頻率測量,以表征活性下降。見圖3和圖4。

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