石英晶體諧振器是一種用于穩(wěn)定頻率和選擇頻率的重要電子元件。所謂頻率穩(wěn)定，就是在各種外界條件發(fā)生變化時(shí)，振蕩器實(shí)際工作頻率與指定頻率之間偏差最小，穩(wěn)定的振蕩頻率，才能使一些電路對(duì)信號(hào)能夠正確處理準(zhǔn)確輸出，影響石英晶體諧振器頻率穩(wěn)定的主要因素。

影響因素

1）溫度

環(huán)境溫度是影響石英晶體諧振器頻率變化的最主要因素，石英晶體諧振器諧振頻率會(huì)隨溫度的改變而變化，這種性質(zhì)稱其頻率溫度特性：石英晶體諧振器的頻率-溫度特性除與其本身物理特性有關(guān)外，還與其切割角度（即切型）和加工流程有一定關(guān)系。恒溫型和溫度補(bǔ)償型晶體振蕩器這兩類高穩(wěn)定度晶體振蕩器正是基于頻率溫度特性研制而成的。

2）老化

老化效應(yīng)是石英晶體固有的物理現(xiàn)象，其諧振頻率隨時(shí)間推移緩慢減小或增加的變化過(guò)程，稱為石英晶體的老化。AT切石英晶體諧振器的老化主要源于下述方面：

? 諧振器內(nèi)部石英晶格的不完善導(dǎo)致晶體在工作時(shí)其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，此是長(zhǎng)期效應(yīng)：另氣體的分解和吸收導(dǎo)致極板質(zhì)量的改變或遷移，影響會(huì)持續(xù)數(shù)周或數(shù)年；

? 由于溫度梯度效應(yīng)而產(chǎn)生的老化；

? 因壓力釋放效應(yīng)而產(chǎn)生老化，此為溫度梯度效應(yīng)過(guò)程的函數(shù)，一般持續(xù)數(shù)月。

3）激勵(lì)電平的變化

激勵(lì)電平的變化：研究表明，激勵(lì)電平對(duì)晶體振蕩器諧振頻率有明顯的影響；激勵(lì)電流的過(guò)大或者過(guò)小，都將影響石英晶體的老化性能和諧振頻率的長(zhǎng)期或者短期穩(wěn)定度，從而激勵(lì)電平的是否穩(wěn)定直接影響到石英晶體諧振器的頻率穩(wěn)定度。

除此以外，負(fù)載的變化、電源電壓的波動(dòng)以及核輻射等也都會(huì)導(dǎo)致石英晶體諧振器的諧振頻率發(fā)生變動(dòng)。當(dāng)石英晶體諧振器用于某些精度要求特別高的場(chǎng)合時(shí)，這些因素給諧振器諧振頻率造成的影響也是不可忽視的。

改善方法

1）石英晶體振蕩器，除有良好的振蕩電路外，還要采取措施，減小外界溫度對(duì)振蕩頻率的影響。在溫度補(bǔ)償石英振蕩器的電路中，將變?nèi)?a target="_blank">二極管與石英晶體串聯(lián)，外界溫度改變時(shí)，變?nèi)荻O管的電容變化，使石英晶體隨溫度變化的諧振頻率，向相反方向變化，以減小溫度對(duì)振蕩頻率的影響。

2）石英晶體的老化效應(yīng)，是它的諧振頻率隨時(shí)間作緩慢變化的現(xiàn)象。石英晶體雖經(jīng)過(guò)廠家老化處理，但還須在使用數(shù)十天后，或調(diào)整頻率補(bǔ)償電容，使振蕩器工作在指定頻率上。

3）石英晶體工作時(shí)，兩端加有激勵(lì)電壓，要消耗一定功率。激勵(lì)電壓過(guò)高，損耗產(chǎn)生的熱效應(yīng)過(guò)大，而使諧振頻率變化，產(chǎn)生不可逆的老化漂移，或使晶片振動(dòng)振幅過(guò)大，甚至可造成晶片振裂損壞，過(guò)小的激勵(lì)電壓，將使振蕩器 輸出減小，甚至不能維持振蕩。為使石英諧振器頻率穩(wěn)定，激勵(lì)電平要合適且穩(wěn)定。

——本文章轉(zhuǎn)自世強(qiáng)元件電商

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