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振蕩器的生產及應用過程中怎樣才能保持穩定性
振蕩器的生產及應用過程中怎樣才能保持穩定性
振蕩器出現頻差是在所難免的,不可能永遠固定在在一個頻點輸出,即使是像溫補晶振這樣的高精度晶振能夠達到的最高頻率公差也就0.5ppm,這還是極限狀態;即便如此,頻差大依舊是工程師以及客戶的一個非常頭疼的問題,所以提升穩定性是勢在必行的,那么我們接下來就來討論一下怎樣在生產及應用過程中保持振蕩器穩定性.
文中所介紹到的”穩定性”被定義為振蕩器在給定的時間跨度內保持一致的固定頻率的能力.振蕩器越穩定,精度就越可靠,在通信和雷達等應用中,晶體振蕩器的穩定性至關重要.晶體振蕩器的穩定性喪失表現為”漂移”,這種現象會降低性能并導致許多技術甚至法律問題,具體取決于應用.
頻率漂移用于描述信號隨時間的精度的變化,導致這種情況的原因有可能是濕度和溫度環境因素引起.由電路長時間工作引起的熱量也會對石英晶振晶體穩定性產生負面影響,因為它會改變電感器,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,機械振動等.與實現石英晶體振蕩器持久穩定性相關的主要挑戰之一是,在許多情況下,振蕩器可能已經使用多年,然后才會出現漂移跡象,并且可能會持續很長一段時間,檢測到漂移.
大多數人遇到的漂移的一個簡單例子是當FM或AM無線電臺的頻率漂移到相鄰頻率時,導致干擾來自其他電臺的其他廣播.這對于聽眾而言是令人討厭的,并且可能導致監管機構(例如FCC)對于未能解決其頻率穩定性問題的站點的問題,特別是如果它已經漂移到其操作非法的帶寬中.
對于一些相對不那么重大的工程應用而可能調整下也不會造成特別嚴重的問題.但如果是在處理一些比較復雜的通信,雷達,定位,導航和計時系統時,所要面臨的問題則會多的多.穩定性對于這些系統至關重要,因為用于引導這些應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境下都能夠保持100％,但是我們可以采取措施來提高穩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有所不同.例如,利用淹沒電容器和調節電路的電源可以幫助減輕漂移并保持穩定性.將電路與機械振動隔離也是防止振動失去振蕩器穩定性的簡單而有效的方法.
但是,保持晶體振蕩器穩定性和最小化漂移的最佳方法是首先為您的應用選擇最佳設計.某種形式的溫度控制或補償可以防止環境溫度以及電路元件產生的熱量對穩定性產生負面影響.高質量溫度補償(TCXO晶振)和烤箱控制晶體振蕩(OCXO晶振)產生的頻率比暴露在環境溫度下的石英晶體振蕩器穩定得多.工程師還應確保晶體切割本身針對內部工作溫度進行了優化.
有源石英晶振的定期校準是一個好主意-根據應用的不同,需要的晶振頻率會有所不同,但每6-12個月是一個常見的時間表.
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