Bliley如何防止BTCS3-16MHZMCN-BCCT振蕩器中的頻率擾動(dòng)

頻率擾動(dòng)也稱為活動(dòng)驟降，很難在晶體振蕩器中發(fā)現(xiàn)。但一個(gè)小小的干擾就可能導(dǎo)致應(yīng)用信號(hào)出現(xiàn)重大問(wèn)題，包括在GPS或?qū)椣到y(tǒng)中。

想象一下發(fā)射一枚導(dǎo)彈，然后失去對(duì)其導(dǎo)航的控制。或者得到一個(gè)非常不準(zhǔn)確的飛機(jī)GPS速度讀數(shù)。這些（以及許多其他問(wèn)題）可能是由于未能發(fā)現(xiàn)晶體中的活性下降而引起的。

在本文中，我們將幫助您理解什么是頻率擾動(dòng)以及如何防止頻率擾動(dòng)在石英晶體振蕩器中發(fā)生。

什么是頻率擾動(dòng)？

在晶體共振期間可以激發(fā)許多不同類(lèi)型的模式。“耦合模式”通常被稱為活動(dòng)驟降或頻率擾動(dòng)，當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)受激模式/諧波以相同的速率脈動(dòng)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)。許多模式及其相應(yīng)的諧波會(huì)在特定溫度下耦合到主模式中，導(dǎo)致晶體性能下降。

活動(dòng)下降也會(huì)導(dǎo)致頻率變化特定溫度范圍。在某些情況下，這種頻率偏差會(huì)使振蕩完全停止。這些活性下降在較小的石英晶體中更為常見(jiàn)。

頻率擾動(dòng)在信號(hào)處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。例如，由活動(dòng)下降引起的頻率尖峰會(huì)在GPS接收機(jī)中引起兩個(gè)主要問(wèn)題:

1. GPS可能會(huì)將頻率尖峰錯(cuò)誤地解釋為速度變化。
2. 強(qiáng)烈的頻率尖峰會(huì)導(dǎo)致GPS與衛(wèi)星.

振幅和梯度

活動(dòng)驟降必須考慮振幅和梯度。它們的定義如下：

幅度=峰峰值ppm

梯度= ppm/C

活動(dòng)度下降可能發(fā)生在從半度偏差到幾度偏差的任何地方。不同的應(yīng)用在不同的溫度范圍內(nèi)可以承受不同水平的頻率擾動(dòng)。

這就是為什么必須注意應(yīng)用可以承受多大的幅度或梯度尖峰。芯片組、軟件或系統(tǒng)應(yīng)用的類(lèi)型會(huì)影響應(yīng)用的容差。

回到我們的GPS示例，GPS接收機(jī)可以在某種程度上跟蹤頻率峰值，但受到其載波跟蹤環(huán)路的限制。它們的容差會(huì)受到循環(huán)類(lèi)型、順序和帶寬.

防止晶體振蕩器中的頻率擾動(dòng)

要完全消除所有晶體振蕩器中的頻率擾動(dòng)非常困難。在生產(chǎn)過(guò)程中，每顆石英晶體都必須經(jīng)過(guò)仔細(xì)測(cè)試，以發(fā)現(xiàn)哪怕是半度溫度偏差帶來(lái)的活性下降。

如前所述，一個(gè)小的活動(dòng)下降可能會(huì)在短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致嚴(yán)重的操作問(wèn)題，甚至徹底中斷信號(hào)。在工作溫度范圍內(nèi)在環(huán)境控制室中測(cè)試晶體是發(fā)現(xiàn)這些討厭的頻率擾動(dòng)的最有效方法之一。

防止頻率擾動(dòng)的最佳方法之一是選擇值得信賴的晶體振蕩器制造商，該制造商使用最先進(jìn)的測(cè)試設(shè)備來(lái)捕捉即使是最小的活動(dòng)驟降。Bliley擁有超過(guò)85年的制造全宇宙最高質(zhì)量和最值得信賴的水晶的經(jīng)驗(yàn)！我們生產(chǎn)全系列的高性能晶體振蕩器. 

防止頻率擾動(dòng)和漂移的另一種方法是定位并消除頻率漂移的主要來(lái)源。具有挑戰(zhàn)性的部分是，有這么多可能的來(lái)源等待擺脫您的應(yīng)用程序的頻率。



晶體振蕩器能否在額定溫度范圍之外工作？

晶體振蕩器會(huì)在其指定溫度范圍之外工作嗎？這是一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題，簡(jiǎn)短的回答是:是的，但這很復(fù)雜.

例如，如果晶振的額定溫度范圍為0°C至60°C，則在-40°C至85°C的溫度范圍內(nèi)很可能不會(huì)出現(xiàn)任何問(wèn)題，但也有可能超出額定穩(wěn)定性范圍。如果應(yīng)用只需要穩(wěn)定的頻率而不是精確的頻率，這可能無(wú)關(guān)緊要。

下面是同一振蕩器在兩個(gè)不同溫度范圍內(nèi)的測(cè)試結(jié)果。左邊的是從-20到70攝氏度。如您所見(jiàn)，它非常穩(wěn)定。右邊的溫度范圍是-40到85℃，在極端溫度下不太穩(wěn)定。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，如果溫度穩(wěn)定性對(duì)您的系統(tǒng)至關(guān)重要，那么在規(guī)格范圍內(nèi)工作是必要的.

在規(guī)定溫度范圍之外運(yùn)行導(dǎo)致的問(wèn)題

出于各種原因，我們不建議晶振在其額定溫度范圍之外工作。最顯著的原因是極端溫度升高可能導(dǎo)致更大的頻率漂移。

另一個(gè)可能發(fā)生的現(xiàn)象是加速石英晶體老化，這會(huì)影響穩(wěn)定性和頻率精度。

可能發(fā)生的一些最嚴(yán)重的問(wèn)題是活動(dòng)量下降。在OCXO中，這可能只是由于振蕩器的運(yùn)行溫度高于烤箱的設(shè)置溫度。在活動(dòng)浸泡中，烤箱將關(guān)閉，如下圖所示。

活性下降也會(huì)導(dǎo)致晶體振蕩器在特定溫度下完全停止振蕩。制造商通常圍繞這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行設(shè)計(jì)，但不能保證它超出指定范圍。

對(duì)于需要小心用電的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，重要的是要知道OCXO通常也會(huì)消耗更多的電流來(lái)保持烤箱在較低的溫度下工作。石英晶體振蕩器的功耗在-20°C時(shí)可以接受，但在-40°C時(shí)就不行了。

總之:盡量保持在振蕩器工作溫度范圍內(nèi)

綜上所述，雖然您可以在指定的溫度范圍之外操作晶體振蕩器，但我們不建議這樣做。

最好的做法是提前了解所需的溫度范圍，并盡可能堅(jiān)持下去。如果您運(yùn)行的設(shè)備不符合制造商的規(guī)格，可能會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題，從僅僅令人討厭到系統(tǒng)癱瘓。