3分鐘帶你了解OCXO振蕩器內(nèi)部的晶體類(lèi)型
來(lái)源：http://www.hhamai.cn 作者：金洛鑫電子 2019年05月18
隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，OCXO晶振技術(shù)也得到進(jìn)一步提升，比起以前工藝已經(jīng)成熟了很多，業(yè)界許多人都知道，OCXO振蕩器內(nèi)容有一顆晶體，通常是AT切石英晶體或SC切的晶體。這兩種不同切割的晶體誰(shuí)會(huì)更合適OCXO呢？接下來(lái)將針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，進(jìn)行詳細(xì)的分析。
AT是溫度補(bǔ)償切割，意味著切割的取向使得晶格的溫度系數(shù)對(duì)晶體性能的影響最小。SC（應(yīng)力補(bǔ)償）也是溫度補(bǔ)償?shù)摹Ｗ畛蹰_(kāi)發(fā)于1974年，SC切割是雙旋轉(zhuǎn)切割（類(lèi)似于木工的復(fù)合斜切）。在為特定應(yīng)用選擇OSCillator時(shí)，了解振蕩器核心的晶體類(lèi)型非常重要。AT切割和SC切割之間不同的關(guān)鍵參數(shù)是頻率與溫度穩(wěn)定性，晶體老化，g靈敏度，初始頻率精度，可用性和成本。
下表總結(jié)了在OCXO中使用時(shí)AT和SC晶體之間的比較：
比較AT和SC晶體之間的差異及其對(duì)OCXO振蕩器性能的影響。每個(gè)石英晶體振蕩器內(nèi)部都稱(chēng)為晶體空白。晶體空白是振蕩器的諧振元件，當(dāng)受到電壓電位時(shí)，它將開(kāi)始振動(dòng)并以其“基頻”振蕩。正如您可能想象的那樣，晶體坯料的制造方式會(huì)對(duì)晶體管產(chǎn)生重大影響。振蕩器性能。對(duì)晶體進(jìn)行最有影響的制造步驟之一，因此振蕩器性能是切割晶體坯料時(shí)石英的取向。
從較大的塊狀石英切割晶體坯料，并且由于石英是晶體，因此材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是可預(yù)測(cè)的晶格結(jié)構(gòu)。因此，晶格結(jié)構(gòu)的取向或角度可以產(chǎn)生不同的“切割”晶體坯料。OCXO（烤箱控制振蕩器）中使用的兩種最常見(jiàn)的石英晶體切割是AT切割和SC切割。就像任何其他工程或設(shè)計(jì)決策一樣，它們都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，必須在頻率控制設(shè)備的設(shè)計(jì)階段進(jìn)行交易。
G-靈敏度：
G靈敏度描述了沖擊和振動(dòng)對(duì)振蕩器頻率輸出的影響。G-靈敏度以PPB/G測(cè)量。因?yàn)槭⒕w是在電壓電勢(shì)下振動(dòng)的電子機(jī)械裝置，所以引入振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致電輸出特性發(fā)生變化。事實(shí)上，g靈敏度是振蕩器相位噪聲的主要原因。
水晶老化：
晶體老化是一個(gè)描述晶體頻率如何隨晶振壽命變化的規(guī)范。由于振蕩器內(nèi)的雜質(zhì)而發(fā)生晶體老化。老化也用PPB測(cè)量。SC切割對(duì)某些老化效應(yīng)不太敏感，例如晶體安裝應(yīng)力，晶體坯料電鍍應(yīng)力，電子器件性能的變化。
頻率與溫度：
頻率與溫度穩(wěn)定性是一個(gè)描述振蕩器頻率輸出如何隨溫度變化的規(guī)范。FvT表現(xiàn)以十億分之一或PPB計(jì)算。SC切割將提高恒溫晶體振蕩器的性能。主要原因是晶體轉(zhuǎn)折點(diǎn)附近的曲線(xiàn)斜率。通常，SC切割的斜率是具有相同轉(zhuǎn)折點(diǎn)的AT切割的斜率的1/3。SC切割提供改善的FvT性能的另一個(gè)領(lǐng)域是在井下應(yīng)用中觀察到的高溫范圍（-20℃至+200℃）下的操作。對(duì)于AT而言，與+27℃相比，拐點(diǎn)溫度約為+90℃，SC將在這些范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)更緊密的穩(wěn)定性。在這個(gè)擴(kuò)展的溫度范圍內(nèi)，這種改進(jìn)可能高達(dá)5倍。
通過(guò)對(duì)比和分析，顯示SC切割的石英晶體更適合用于OCXO CRYSTAL內(nèi)部，但是AT切割的晶體成本比較低，怎么用，要用哪種主要看制造商的選擇。雖然OCXO振蕩器的體積基本都比較大，但因其優(yōu)越的高穩(wěn)定性，可靠性，低相位噪聲，低相位抖動(dòng)，溫度恒定的性能，仍然吸引許多生產(chǎn)高端產(chǎn)品的廠家采購(gòu)和使用。
AT是溫度補(bǔ)償切割，意味著切割的取向使得晶格的溫度系數(shù)對(duì)晶體性能的影響最小。SC（應(yīng)力補(bǔ)償）也是溫度補(bǔ)償?shù)摹Ｗ畛蹰_(kāi)發(fā)于1974年，SC切割是雙旋轉(zhuǎn)切割（類(lèi)似于木工的復(fù)合斜切）。在為特定應(yīng)用選擇OSCillator時(shí)，了解振蕩器核心的晶體類(lèi)型非常重要。AT切割和SC切割之間不同的關(guān)鍵參數(shù)是頻率與溫度穩(wěn)定性，晶體老化，g靈敏度，初始頻率精度，可用性和成本。
下表總結(jié)了在OCXO中使用時(shí)AT和SC晶體之間的比較：
從較大的塊狀石英切割晶體坯料，并且由于石英是晶體，因此材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是可預(yù)測(cè)的晶格結(jié)構(gòu)。因此，晶格結(jié)構(gòu)的取向或角度可以產(chǎn)生不同的“切割”晶體坯料。OCXO（烤箱控制振蕩器）中使用的兩種最常見(jiàn)的石英晶體切割是AT切割和SC切割。就像任何其他工程或設(shè)計(jì)決策一樣，它們都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，必須在頻率控制設(shè)備的設(shè)計(jì)階段進(jìn)行交易。
G-靈敏度：
G靈敏度描述了沖擊和振動(dòng)對(duì)振蕩器頻率輸出的影響。G-靈敏度以PPB/G測(cè)量。因?yàn)槭⒕w是在電壓電勢(shì)下振動(dòng)的電子機(jī)械裝置，所以引入振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致電輸出特性發(fā)生變化。事實(shí)上，g靈敏度是振蕩器相位噪聲的主要原因。
水晶老化：
晶體老化是一個(gè)描述晶體頻率如何隨晶振壽命變化的規(guī)范。由于振蕩器內(nèi)的雜質(zhì)而發(fā)生晶體老化。老化也用PPB測(cè)量。SC切割對(duì)某些老化效應(yīng)不太敏感，例如晶體安裝應(yīng)力，晶體坯料電鍍應(yīng)力，電子器件性能的變化。
頻率與溫度：
頻率與溫度穩(wěn)定性是一個(gè)描述振蕩器頻率輸出如何隨溫度變化的規(guī)范。FvT表現(xiàn)以十億分之一或PPB計(jì)算。SC切割將提高恒溫晶體振蕩器的性能。主要原因是晶體轉(zhuǎn)折點(diǎn)附近的曲線(xiàn)斜率。通常，SC切割的斜率是具有相同轉(zhuǎn)折點(diǎn)的AT切割的斜率的1/3。SC切割提供改善的FvT性能的另一個(gè)領(lǐng)域是在井下應(yīng)用中觀察到的高溫范圍（-20℃至+200℃）下的操作。對(duì)于AT而言，與+27℃相比，拐點(diǎn)溫度約為+90℃，SC將在這些范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)更緊密的穩(wěn)定性。在這個(gè)擴(kuò)展的溫度范圍內(nèi)，這種改進(jìn)可能高達(dá)5倍。
通過(guò)對(duì)比和分析，顯示SC切割的石英晶體更適合用于OCXO CRYSTAL內(nèi)部，但是AT切割的晶體成本比較低，怎么用，要用哪種主要看制造商的選擇。雖然OCXO振蕩器的體積基本都比較大，但因其優(yōu)越的高穩(wěn)定性，可靠性，低相位噪聲，低相位抖動(dòng)，溫度恒定的性能，仍然吸引許多生產(chǎn)高端產(chǎn)品的廠家采購(gòu)和使用。
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