熔融石英砂单结晶胞振动器分非高温征收土地赔偿式单结晶胞振动器、高温征收土地赔偿单结晶胞振动器(TCXO)、输出功率管控单结晶胞振动器(VCXO)、恒温器管控式单结晶胞振动器(OCXO)和数据化化/μp征收土地赔偿式单结晶胞振动器(DCXO/MCXO)等些性质。这当中,无高温征收土地赔偿式单结晶胞振动器是最轻松的一类,日本现在队工业园规范(JIS)中,称其为规范打包封装单结晶胞振动器(SPXO)。现以SPXO来说,简略分享看看熔融石英砂单结晶胞振动器的结构特征与工作的原理图。
石英晶体,有天然的也有人造的,是一种重要的压电晶体材料。石英晶体本身并非振荡器,它只有借助于有源激励和无源电抗网络方可产生振荡。SPXO主要是由品质因数(Q)很高的晶体谐振器(即晶体振子)与反馈式振荡电路组成的。石英晶体振子是振荡器中的重要元件,晶振的频率(基频或n次谐波频率)及其温度特性在很大程度上取决于其切割取向。石英晶体谐振器的基本结构、(金属壳)封装及其等效电路.
只要在晶(jing)(jing)(jing)(jing)体振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)子板(ban)极上施加(jia)交变(bian)电(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya),就(jiu)会使晶(jing)(jing)(jing)(jing)片产生机械变(bian)形振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)动,此现象即所谓逆压(ya)电(dian)(dian)(dian)(dian)效应。当(dang)外加(jia)电(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)频(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)等于晶(jing)(jing)(jing)(jing)体谐(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)器的(de)(de)固有频(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)时,就(jiu)会发生压(ya)电(dian)(dian)(dian)(dian)谐(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen),从(cong)(cong)而导致机械变(bian)形的(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)幅突(tu)然增大。晶(jing)(jing)(jing)(jing)体谐(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)器的(de)(de)等效电(dian)(dian)(dian)(dian)路中,Co为晶(jing)(jing)(jing)(jing)片与(yu)金属板(ban)之间(jian)的(de)(de)静电(dian)(dian)(dian)(dian)电(dian)(dian)(dian)(dian)容;L、C为压(ya)电(dian)(dian)(dian)(dian)谐(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)的(de)(de)等效参量(liang);R为振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)动磨擦损耗的(de)(de)等效电(dian)(dian)(dian)(dian)阻。石(shi)英(ying)晶(jing)(jing)(jing)(jing)体谐(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)器存在一个(ge)(ge)串联(lian)(lian)谐(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)频(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)fos(1/2π),同时也(ye)(ye)存在一个(ge)(ge)并(bing)联(lian)(lian)谐(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)频(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)fop(1/2π)。由于CoC,fop与(yu)fos之间(jian)之差值很小,并(bing)且RωOL,R1/ωOC,所以谐(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)电(dian)(dian)(dian)(dian)路的(de)(de)品质因(yin)数(shu)Q非(fei)常高(gao)(可(ke)达(da)数(shu)百万),从(cong)(cong)而使石(shi)英(ying)晶(jing)(jing)(jing)(jing)体谐(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)器组成的(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)荡(dang)(dang)(dang)器频(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)稳定度十(shi)分(fen)高(gao),可(ke)达(da)10-12/日。石(shi)英(ying)晶(jing)(jing)(jing)(jing)体振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)荡(dang)(dang)(dang)器的(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)荡(dang)(dang)(dang)频(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)(lv)既可(ke)近似工(gong)作(zuo)(zuo)于fos处(chu),也(ye)(ye)可(ke)工(gong)作(zuo)(zuo)在fop附近,因(yin)此石(shi)英(ying)晶(jing)(jing)(jing)(jing)体振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)荡(dang)(dang)(dang)器可(ke)分(fen)串联(lian)(lian)型(xing)(xing)和并(bing)联(lian)(lian)型(xing)(xing)两种。用石(shi)英(ying)晶(jing)(jing)(jing)(jing)体谐(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)器及(ji)其等效电(dian)(dian)(dian)(dian)路,取代(dai)LC振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)荡(dang)(dang)(dang)器中构成谐(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)回(hui)路的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)感(gan)(L)和电(dian)(dian)(dian)(dian)容(C)元件,则很容易理解晶(jing)(jing)(jing)(jing)体振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)荡(dang)(dang)(dang)器的(de)(de)工(gong)作(zuo)(zuo)原理。
SPXO的总精度(包括起始精度和随温度、电压及负载产生的变化)可以达到±25ppm。SPXO既无温度补偿也无温度控制措施,其频率温度特性几乎完全由石英晶体振子的频率温度特性所决定。在0~70℃范围内,SPXO的频率稳定度通常为20~1000ppm,SPXO可以用作钟频振荡器。
普通晶体振荡器与温补晶振又是一个截然不同的构造,TCXO是通过附加的温度补偿电路使由周围温度变化产生的振荡频率变化量削减的一种石英晶体振荡器。 在目前温补晶振的补偿方式有两种。
1.直接补偿型TCXO是由热敏电阻和阻容元件组成的温度补偿电路,在振荡器中与石英晶体振子串联而成的。在温度变化时,热敏电阻的阻值和晶体等效串联电容容值相应变化,从而抵消或削减振荡频率的温度漂移。该补偿方式电路简单,成本较低,节省印制电路板(PCB)尺寸和空间,适用于小型和低压小电流场合。但当要求晶体振荡器精度小于±1pmm时,直接补偿方式并不适宜。
2.间接补偿型又分模拟式和数字式两种类型。模拟式间接温度补偿是利用热敏电阻等温度传感元件组成温度-电压变换电路,并将该电压施加到一支与晶体振子相串接的变容二极管上,通过晶体振子串联电容量的变化,对晶体振子的非线性频率漂移进行补偿。该补偿方式能实现±0.5ppm的高精度,但在3V以下的低电压情况下受到限制。数字化间接温度补偿是在模拟式补偿电路中的温度—电压变换电路之后再加一级模/数(A/D)变换器,将模拟量转换成数字量。该法可实现自动温度补偿,使晶体振荡器频率稳定度非常高,但具体的补偿电路比较复杂,成本也较高,只适用于基地站和广播电台等要求高精度化的情况。
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