振蕩器的生產(chǎn)及應(yīng)用過(guò)程中怎樣才能保持穩(wěn)定性

振蕩器出現(xiàn)頻差是在所難免的,不可能永遠(yuǎn)固定在在一個(gè)頻點(diǎn)輸出,即使是像溫補(bǔ)晶振這樣的高精度晶振能夠達(dá)到的最高頻率公差也就0.5ppm,這還是極限狀態(tài);即便如此,頻差大依舊是工程師以及客戶(hù)的一個(gè)非常頭疼的問(wèn)題,所以提升穩(wěn)定性是勢(shì)在必行的,那么我們接下來(lái)就來(lái)討論一下怎樣在生產(chǎn)及應(yīng)用過(guò)程中保持振蕩器穩(wěn)定性.

文中所介紹到的”穩(wěn)定性”被定義為振蕩器在給定的時(shí)間跨度內(nèi)保持一致的固定頻率的能力.振蕩器越穩(wěn)定,精度就越可靠,在通信和雷達(dá)等應(yīng)用中,晶體振蕩器的穩(wěn)定性至關(guān)重要.晶體振蕩器的穩(wěn)定性喪失表現(xiàn)為”漂移”,這種現(xiàn)象會(huì)降低性能并導(dǎo)致許多技術(shù)甚至法律問(wèn)題,具體取決于應(yīng)用.

頻率漂移用于描述信號(hào)隨時(shí)間的精度的變化,導(dǎo)致這種情況的原因有可能是濕度和溫度環(huán)境因素引起.由電路長(zhǎng)時(shí)間工作引起的熱量也會(huì)對(duì)石英晶振晶體穩(wěn)定性產(chǎn)生負(fù)面影響,因?yàn)樗鼤?huì)改變電感器,電阻器和電容器等元件的值.其他因素包括振蕩器工作電壓的變化,機(jī)械振動(dòng)等.與實(shí)現(xiàn)石英晶體振蕩器持久穩(wěn)定性相關(guān)的主要挑戰(zhàn)之一是,在許多情況下,振蕩器可能已經(jīng)使用多年,然后才會(huì)出現(xiàn)漂移跡象,并且可能會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)一段時(shí)間,檢測(cè)到漂移.

大多數(shù)人遇到的漂移的一個(gè)簡(jiǎn)單例子是當(dāng)FM或AM無(wú)線(xiàn)電臺(tái)的頻率漂移到相鄰頻率時(shí),導(dǎo)致干擾來(lái)自其他電臺(tái)的其他廣播.這對(duì)于聽(tīng)眾而言是令人討厭的,并且可能導(dǎo)致監(jiān)管機(jī)構(gòu)(例如FCC)對(duì)于未能解決其頻率穩(wěn)定性問(wèn)題的站點(diǎn)的問(wèn)題,特別是如果它已經(jīng)漂移到其操作非法的帶寬中.

對(duì)于一些相對(duì)不那么重大的工程應(yīng)用而可能調(diào)整下也不會(huì)造成特別嚴(yán)重的問(wèn)題.但如果是在處理一些比較復(fù)雜的通信,雷達(dá),定位,導(dǎo)航和計(jì)時(shí)系統(tǒng)時(shí),所要面臨的問(wèn)題則會(huì)多的多.穩(wěn)定性對(duì)于這些系統(tǒng)至關(guān)重要,因?yàn)橛糜谝龑?dǎo)這些應(yīng)用中的有源晶振顯著漂移可能具有潛在的致命后果.

那么要保持晶體振蕩器穩(wěn)定性的解決方案有哪些呢?

石英晶振,晶體振蕩器不是在任何使用環(huán)境下都能夠保持100％,但是我們可以采取措施來(lái)提高穩(wěn)定性并最大限度地減少漂移的破壞性影響.

采取的正確方法在每種情況下都會(huì)有所不同.例如,利用淹沒(méi)電容器和調(diào)節(jié)電路的電源可以幫助減輕漂移并保持穩(wěn)定性.將電路與機(jī)械振動(dòng)隔離也是防止振動(dòng)失去振蕩器穩(wěn)定性的簡(jiǎn)單而有效的方法.

但是,保持晶體振蕩器穩(wěn)定性和最小化漂移的最佳方法是首先為您的應(yīng)用選擇最佳設(shè)計(jì).某種形式的溫度控制或補(bǔ)償可以防止環(huán)境溫度以及電路元件產(chǎn)生的熱量對(duì)穩(wěn)定性產(chǎn)生負(fù)面影響.高質(zhì)量溫度補(bǔ)償(TCXO晶振)和烤箱控制晶體振蕩(OCXO晶振)產(chǎn)生的頻率比暴露在環(huán)境溫度下的石英晶體振蕩器穩(wěn)定得多.工程師還應(yīng)確保晶體切割本身針對(duì)內(nèi)部工作溫度進(jìn)行了優(yōu)化.

有源石英晶振的定期校準(zhǔn)是一個(gè)好主意-根據(jù)應(yīng)用的不同,需要的晶振頻率會(huì)有所不同,但每6-12個(gè)月是一個(gè)常見(jiàn)的時(shí)間表.