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Q-Tech振荡器QTCT5702C1B-24.576000活动下降以及如何避免它们

来源:http://dgkjly.com 作者:帝国科技 2024年03月11
Q-Tech振荡器QTCT5702C1B-24.576000活动下降以及如何避免它们
商业级石英晶体振荡器有时会出现被称为“活性下降”的问题,这种问题仅在特定温度下出现。如果您从未碰巧在问题温度下运行,您将永远看不到问题。
但什么是活动度下降呢?这是晶体电阻相对突然的增加,是石英晶体串联电阻和频率特性随温度变化的一种扰动。通常,活性下降是由石英晶体中振动的干扰模式(耦合模式)引起的。当耦合模式的频率与主模式的频率一致时,耦合模式会从主模式吸取能量,从而显著增加主模式的电阻。活动骤降会导致系统失锁或其他类型的问题。
这些干扰模式实际上是低频弯曲模式的高泛音(高达50次泛音)。它们的温度系数非常陡,约为-20ppm/°C,仅在较窄的温度范围内(约5至20°C)与主模式频率一致。如果没有设计出干扰耦合模式,将在此温度范围内导致活性下降。
由于耦合模式是基于石英的,因此它会导致任何活动下降在时间和温度上非常容易重复。耦合模式的影响程度可以从轻微到间歇到灾难性。这完全取决于干扰模式的强度以及应用对振荡器输出电平变化和2至20 ppm频率偏移的敏感程度。
活性下降的另一个原因是颗粒粘在晶体的活性区域上或附近。这种类型的活动下降会随着时间和温度的变化而变化。如果粒子从晶体表面脱离或移动到表面上的另一个位置,这些下降将受到影响。这种位置变化可能会导致下降变得更好、更糟或至少暂时消失。或者从未检测到突然发生或在骤降发生的温度下改变幅度。
石英振荡器的活度下降
在石英晶体中,有很多技术术语、规格和复杂的物理特性,对于那些不直接从事石英晶振晶体行业工程级别工作的人来说,这些术语、规范和物理特性可能会让他们不知所措。
它与晶体时钟振荡器的异常故障模式有关,可以通过有效和主动的过程进行测试并几乎完全根除。
活性下降是晶体电阻的相对突然增加,即石英晶体串联电阻(Rs)随温度的变化而发生的扰动。通常,活性下降是由石英晶体中的干扰振动模式(耦合模式)引起的。这些模式从主模式中释放能量。因此,一旦耦合模式的频率与主模式的频率一致,耦合模式就急剧增加主模式的电阻。这些干扰模式实际上是低频弯曲模式的高泛音(高达第50泛音)。它们的温度系数非常陡峭,约为-20ppm/°C。因此,它们仅在相当窄的温度范围内与主模式频率一致。可以设计出干扰模式。如果没有设计出来,耦合模式将导致活动下降。见图1。

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它们的温度通常相当窄,大约5到30°C宽。对于给定的设计,活性下降将趋向于大约相同的温度范围。因为耦合模式是基于石英晶体的,所以它导致的任何活动随时间和温度的变化都是非常可重复的。请参阅下面的示例。
耦合模式的影响范围从轻微到灾难性再到间歇性。这取决于干扰模式的强度以及应用对振荡器输出电平的变化、大约2到20ppm的频率偏移等的敏感程度。活动性下降可能导致系统失去锁相或其他类型的问题。
活性下降的另一个原因是颗粒粘附在晶体的活性区域上或附近。这种类型的活动下降可以随着时间、温度和时间的变化而变化。这些将受到颗粒从晶体表面分离或移动到另一个位置的影响。因此,这种位置的变化可能会导致下跌变得更好,更糟,至少暂时消失。此外,从未检测到转变为突然发生或在发生下降的温度下改变幅度。
在Q-Tech,我们有能力围绕潜在的活动下降进行设计和/或在温度测试程序中筛选出它们。这只是我们成为世界上第一高可靠性振荡器制造商的众多原因之一。
设计AT切割活动无倾角石英晶体振荡器的一些考虑因素:
(1)石英加工制造:
a.晶体单元设计的物理几何形状
b.电极参数和设计(R1、C1、C0、L1)
c.负载电容
d.驱动级别和驱动级别相关性(DLD)
e.基础电镀或最终电镀过程中引入的颗粒
f.真空泵中的油等污染物
g.水晶坯上的划痕
h.晶体切割和操作模式
i.安装方法
j.工作温度窗口
(2) 电路设计:
a.放大器裕度和增益
b.负载电容
c.使放大器增益与晶体驱动电平匹配
d.操作模式(基本模式与第三或第五Overtone模式)
e.工作温度
f.附着晶体的方法
(3) 试验方法:
a.安装前对成品水晶水平面进行测试
b.在完成的振荡器水平下进行测试(见图2)
c.筛选试验
d.回转速率
e.慢斜坡试验(1.25°C/分钟)或每度或每五度的频率测量,以表征活性下降。见图3和图4。






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