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当石英晶体振荡器在野外作业条件需如何正确操作

返回列表 来源:CEOB2B晶振平台 浏览:- 发布日期:2018-07-20 10:55:24【

  在正常操作条件下,振荡器可能受到许多环境变化的影响,例如温度、湿度和大气压力波动,以及系统级参数的变化,例如电源开-关周期、电源电压和调谐电压不稳定性。为了确定老化性能,重要的是区分和隔离这些因素对振荡器频率的影响。

  从所提供的数据中可以明显看出预热、回扫和热稳定性的影响。讨论这些问题下面将这些因素与老化过程区分开来,老化过程仅在大型数据集跨越数年的情况下才可能发生。

1、热身

  预热是指石英晶振和元件由于通电而升温时发生的频率变化。虽然这在OCXOs中是显而易见的,但是由于电路组件的散热,在TCXOs和VCXOs (压控晶体振荡器)中也存在较小的程度。OCXOs中最明显的预热通常在几分钟的量级上指定。预热时间是指振荡器的频率达到特定频率容限所需的时间,该频率容限是在从向振荡器供电起通常为1小时的参考时间段内获得的。但是,必须理解的是,预热在规定的预热时间后不会停止,因此不能被误解为老化。事实上,由于预热过程而引起的频率变化可能持续数周。这从图8所示的图表中可以明显看出。

2、回扫

  回扫是通过关闭压控晶体振荡器然后在一段时间后重新打开观察到的频率偏移。测量方法是取稳定频率与规定的断电时间(通常为24小时)之间的差值,以及在规定的恒定环境温度下通电时间(通常为1至2小时)之后测量的频率。图2中的曲线图描绘了由于持续约2至4小时的- 150天和- 47天的电源故障而导致的回扫。

当石英晶体振荡器在野外作业条件需如何正确操作

图2

  当在静态条件(主要是温度)下长时间操作时,石英晶体振荡器部件倾向于将自身物理“退火”到该操作状态。当振荡器断电时,组件开始将自己“退火”到新状态

  其程度取决于这种新状态下的时间段和两者之间的温差。当振荡器再次通电时,组件物理上改变回到与电源关闭前相似的状态。然而,它们可能不会达到它们最初存在的确切状态,从而导致回扫效应。因为组件的物理变化会导致其电特性的变化,这反过来又会导致频率的变化。振荡回路中的元件是回扫的主要贡献者,与预热一样,OCXOs更容易回扫,这是因为通电和断电状态之间的温差较大。在TCXOs中,回扫通常被较大的温度依赖性变化和较高的老化速率所掩盖,如图3所示。

  取决于振荡器断电的时间段和产品类型,石英晶体振荡器可能需要几个小时到几周的时间才能从断电的影响中恢复并恢复到其先前的老化速率。在其他情况下,对于相同的电源故障事件,振荡器可能不会显示回扫的效果。在分析这项研究的数据时,注意到回扫偏移的幅度通常与振荡器的老化速率成正比。

3、热稳定性

  热稳定性的影响会使振荡器在正常工作条件下的真实老化性能黯然失色,特别是在考虑季节性变化时。具有较低热稳定性的石英晶体振荡器,例如TCXO晶振和VCXOs,比例如图3和图9所示的精密双烘箱OCXOs更容易对老化速率测量结果产生误解