Quarzoszillatoren umfassen nicht temperaturkompensierte Kristalloszillatoren, temperaturkompensierte Kristalloszillatoren (TCXOs), spannungsgesteuerte Kristalloszillatoren (VCXOs), ofengesteuerte Kristalloszillatoren (OCXOs) und digitalisierte / & mgr; p-kompensierte Kristalloszillatoren (DCXO / MCXO) und einige andere Arten. Unter diesen ist der temperaturkompensierte Quarzoszillator der einfachste. Im japanischen Industriestandard (JIS) wird er als Standard-Paketkristalloszillator (SPXO) bezeichnet. Nehmen Sie nun SPXO als Beispiel, stellen Sie kurz die Struktur und Funktionsweise des Quarzoszillators vor.
Quarzkristalle, sowohl natürliche als auch von Menschenhand hergestellte, sind wichtige piezoelektrische Kristallmaterialien. Der Quarz selbst ist kein Oszillator. Es kann nur durch eine aktive Anregung und ein passives Reaktanznetzwerk oszillieren. SPXO besteht hauptsächlich aus einem Kristallresonator (Kristalloszillator) mit einem hohen Qualitätsfaktor (Q) und einer Rückkopplungsschwingungsschaltung. Der Quarzkristalloszillator ist ein wichtiges Element im Oszillator. Die Frequenz des Kristalls (Grundfrequenz oder n-te harmonische Frequenz) und seine Temperatureigenschaften hängen in hohem Maße von seiner Schneidorientierung ab. Die Grundstruktur eines Quarzkristallresonators, eines Gehäuses (Metallgehäuse) und seiner äquivalenten Schaltung sind in Fig. 3 gezeigt.
Solange die Wechselspannung an die Quarzoszillatorplatte angelegt wird , erzeugt der Wafer eine mechanische Deformationsschwingung, die der sogenannte inverse piezoelektrische Effekt ist. Wenn die Frequenz der angelegten Spannung gleich der Eigenfrequenz des Kristallresonators ist, tritt piezoelektrische Resonanz auf, was zu einem plötzlichen Anstieg der Amplitude der mechanischen Verformung führt. Die elektrostatische Kapazität zwischen der Metallplatte; L, C sind die äquivalenten Parameter der piezoelektrischen Resonanz; R ist der äquivalente Widerstand des Schwingungsreibungsverlustes. Der Quarzkristallresonator hat eine Serienresonanzfrequenz fos (1 / 2π), und es gibt auch eine Parallelresonanzfrequenz fop (1 / 2π). Da Co? C, der Unterschied zwischen fop und fos ist klein, und R ?? OL, R? 1 /? OC, der Qualitätsfaktor Q des Schwingkreises ist sehr hoch (bis zu mehreren Millionen), so dass der Quarzkristall Resonator Die Zusammensetzung der Oszillatorfrequenzstabilität ist sehr hoch, bis zu 10-12 / Tag. Die Oszillationsfrequenz des Quarzkristalloszillators kann ungefähr bei fos oder nahe dem fop betrieben werden. Daher kann der Quarzoszillator in Reihen- und Paralleltypen unterteilt werden. Unter Verwendung von Quarzkristallresonatoren und ihren Ersatzschaltungen anstelle der Induktivitäts- (L) und Kapazitäts- (C) Komponenten des LC-Tanks zur Bildung des Resonanztanks ist es leicht, das Arbeitsprinzip des Kristalloszillators zu verstehen.
Die Gesamtgenauigkeit von SPXO (einschließlich anfängliche Genauigkeit und Änderungen bei Temperatur, Spannung und Last) kann ± 25ppm erreichen. SPXO hat weder Temperaturkompensation noch Temperaturkontrollmaßnahmen, und seine Frequenztemperatureigenschaften werden fast vollständig durch die Frequenztemperatureigenschaften des Quarzkristalloszillators bestimmt. Im Bereich von 0 ~ 70 ° C beträgt die SPXO-Frequenzstabilität normalerweise 20 ~ 1000 ppm, SPXO kann als Taktoszillator verwendet werden.
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