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來源：http://www.spinfm.net 作者：konua 2012年10月29
頻率元件石英晶振系列跟大多數(shù)電子元件，器件一樣，都會有一定的老化過程。就說晶振方面，本身是屬于頻率元件，隨著時(shí)間越久頻率就會相差越大，一般情況下石英晶振本身的偏差大概是在1年5ppm的范圍。這樣的偏差還是正常環(huán)境中的正常誤差，有個(gè)別一些環(huán)境誤差相對來說就會更大了，比如在極冷的天氣和到炎熱的環(huán)境頻率的誤差相對就會比較大。
石英晶振頻率的老化率：在恒定的環(huán)境條件下測量
頻率時(shí)，振蕩頻率和時(shí)間之間的關(guān)系。這種長期頻率漂移是由石英晶體元件和振蕩器電路元件的緩慢變化造成的，因此，其頻率偏移的速率叫老化率，可用規(guī)定時(shí)限后的最大變化率（如±10ppb/天，加電72小時(shí)后），或規(guī)定的時(shí)限內(nèi)最大的總頻率變化（如：±1ppm/（第一年）和±5ppm/（十年））來表示。
晶振老化是因?yàn)樵谏a(chǎn)石英晶體的時(shí)候存在應(yīng)力、污染物、殘留氣體、結(jié)構(gòu)工藝缺陷等問題。應(yīng)力要經(jīng)過一段時(shí)間的變化才能穩(wěn)定，一種叫“應(yīng)力補(bǔ)償”的晶體切割方法（SC切割法）使晶體有較好的特性。.jpg)
污染物和殘留氣體的分子會沉積在晶體片上或使晶體電極氧化，振蕩頻率越高，所用的晶體片就越薄，這種影響就越厲害。這種影響要經(jīng)過一段較長的時(shí)間才能逐漸穩(wěn)定，而且這種穩(wěn)定隨著溫度或工作狀態(tài)的變化會有反復(fù)——使污染物在晶體表面再度集中或分散。因此，頻率低的晶振比頻率高的晶振、工作時(shí)間長的晶振比工作時(shí)間短的晶振、連續(xù)工作的晶振比斷續(xù)工作的晶振的老化率要好。
說明：TCXO的頻率老化率為：±0.2ppm～±2ppm（第一年）和±1ppm～±5ppm（十年）（除特殊情況，TCXO很少采用每天頻率老化率的指標(biāo)，因?yàn)榧词乖趯?shí)驗(yàn)室的條件下，溫度變化引起的頻率變化也將大大超過溫度補(bǔ)償晶體振蕩器每天的頻率老化，因此這個(gè)指標(biāo)失去了實(shí)際的意義）。OCXO的頻率老化率為：±0.5ppb～±10ppb/天（加電72小時(shí)后），±30ppb～±2ppm（第一年），±0.3ppm～±3ppm（十年）。
短穩(wěn)：短期穩(wěn)定度，觀察的時(shí)間為1毫秒、10毫秒、100毫秒、1秒、10秒。
KDS晶振的輸出頻率受到內(nèi)部電路的影響(晶體的Q值、元器件的噪音、電路的穩(wěn)定性、工作狀態(tài)等)而產(chǎn)生頻譜很寬的不穩(wěn)定。測量一連串的頻率值后，用阿倫方程計(jì)算。相位噪音也同樣可以反映短穩(wěn)的情況(要有專用儀器測量)。
重現(xiàn)性：定義：晶振經(jīng)長時(shí)間工作穩(wěn)定后關(guān)機(jī)，停機(jī)一段時(shí)間t1(如24小時(shí))，開機(jī)一段時(shí)間t2(如4小時(shí))，測得頻率f1，再停機(jī)同一段時(shí)間t1，再開機(jī)同一段時(shí)間t2，測得頻率f2。重現(xiàn)性=(f2-f1)/f2。
頻率壓控范圍：將頻率控制電壓從基準(zhǔn)電壓調(diào)到規(guī)定的終點(diǎn)電壓，晶體振蕩器頻率的最小峰值改變量。
說明：基準(zhǔn)電壓為＋2.5V，規(guī)定終點(diǎn)電壓為＋0.5V和＋4.5V，壓控振蕩器在＋0.5V頻率控制電壓時(shí)頻率改變量為-2ppm，在＋4.5V頻率控制電壓時(shí)頻率改變量為＋2.1ppm，則VCXO電壓控制頻率壓控范圍表示為：≥±2ppm(2.5V±2V)，斜率為正，線性為+2.4%。
壓控頻率響應(yīng)范圍：當(dāng)調(diào)制頻率變化時(shí)，峰值頻偏與調(diào)制頻率之間的關(guān)系。通常用規(guī)定的調(diào)制頻率比規(guī)定的調(diào)制基準(zhǔn)頻率低若干dB表示。
說明：有源晶振VCXO頻率壓控范圍頻率響應(yīng)為0～10kHz。
頻率壓控線性：與理想（直線）函數(shù)相比的輸出頻率-輸入控制電壓傳輸特性的一種量度，它以百分?jǐn)?shù)表示整個(gè)范圍頻偏的可容許非線性度。
說明：典型的VCXO頻率壓控線性為：≤±10%，≤±20%。簡單的VCXO頻率壓控線性計(jì)算方法為(當(dāng)頻率壓控極性為正極性時(shí))：
頻率壓控線性＝±((fmax-fmin)/ f0)×100%
fmax：VCXO在最大壓控電壓時(shí)的輸出頻率
fmin：VCXO在最小壓控電壓時(shí)的輸出頻率
f0：壓控中心電壓頻率
單邊帶相位噪聲￡(f)：偏離載波f處，一個(gè)相位調(diào)制邊帶的功率密度與載波功率之比。
輸出波形：從大類來說，輸出波形可以分為方波和正弦波兩類。
方波主要用于數(shù)字通信系統(tǒng)時(shí)鐘上的，表晶體，32.768KHZ對方波主要有輸出電平、占空比、上升/下降時(shí)間、驅(qū)動能力等幾個(gè)指標(biāo)要求。
隨著現(xiàn)在高科技技術(shù)迅速的發(fā)展，電話通信、衛(wèi)星導(dǎo)航，雷達(dá)和無線高速數(shù)傳等產(chǎn)品中，需要高精度的信號源作為日趨復(fù)雜的基帶信息的載波。因?yàn)橐粋€(gè)帶有寄生調(diào)幅及調(diào)相的載波信號（不干凈的信號）被載有信息的基帶信號調(diào)制后，這些理想狀態(tài)下不應(yīng)存在的頻譜成份（載波中的寄生調(diào)制）會導(dǎo)致所傳輸?shù)男盘栙|(zhì)量及數(shù)傳誤碼率明顯變壞。所以作為所傳輸信號的載體，載波信號的干凈程度（頻譜純度）對通信質(zhì)量有著直接的影響。對于正弦波，通常需要提供例如諧波、噪聲和輸出功率等指標(biāo)。
當(dāng)然相關(guān)的傳輸速度，以及無線通話，衛(wèi)星導(dǎo)航的發(fā)射接收，很多方面靠的還是聲表面濾波器的濾波效果，當(dāng)一些比較高端的無線發(fā)射接收故障或者不穩(wěn)定時(shí)，很多時(shí)候都是跟濾波有一定的箱關(guān)聯(lián)。
作者：晶振帝國
石英晶振頻率的老化率：在恒定的環(huán)境條件下測量
頻率時(shí)，振蕩頻率和時(shí)間之間的關(guān)系。這種長期頻率漂移是由石英晶體元件和振蕩器電路元件的緩慢變化造成的，因此，其頻率偏移的速率叫老化率，可用規(guī)定時(shí)限后的最大變化率（如±10ppb/天，加電72小時(shí)后），或規(guī)定的時(shí)限內(nèi)最大的總頻率變化（如：±1ppm/（第一年）和±5ppm/（十年））來表示。晶振老化是因?yàn)樵谏a(chǎn)石英晶體的時(shí)候存在應(yīng)力、污染物、殘留氣體、結(jié)構(gòu)工藝缺陷等問題。應(yīng)力要經(jīng)過一段時(shí)間的變化才能穩(wěn)定，一種叫“應(yīng)力補(bǔ)償”的晶體切割方法（SC切割法）使晶體有較好的特性。
污染物和殘留氣體的分子會沉積在晶體片上或使晶體電極氧化，振蕩頻率越高，所用的晶體片就越薄，這種影響就越厲害。這種影響要經(jīng)過一段較長的時(shí)間才能逐漸穩(wěn)定，而且這種穩(wěn)定隨著溫度或工作狀態(tài)的變化會有反復(fù)——使污染物在晶體表面再度集中或分散。因此，頻率低的晶振比頻率高的晶振、工作時(shí)間長的晶振比工作時(shí)間短的晶振、連續(xù)工作的晶振比斷續(xù)工作的晶振的老化率要好。
說明：TCXO的頻率老化率為：±0.2ppm～±2ppm（第一年）和±1ppm～±5ppm（十年）（除特殊情況，TCXO很少采用每天頻率老化率的指標(biāo)，因?yàn)榧词乖趯?shí)驗(yàn)室的條件下，溫度變化引起的頻率變化也將大大超過溫度補(bǔ)償晶體振蕩器每天的頻率老化，因此這個(gè)指標(biāo)失去了實(shí)際的意義）。OCXO的頻率老化率為：±0.5ppb～±10ppb/天（加電72小時(shí)后），±30ppb～±2ppm（第一年），±0.3ppm～±3ppm（十年）。
短穩(wěn)：短期穩(wěn)定度，觀察的時(shí)間為1毫秒、10毫秒、100毫秒、1秒、10秒。
KDS晶振的輸出頻率受到內(nèi)部電路的影響(晶體的Q值、元器件的噪音、電路的穩(wěn)定性、工作狀態(tài)等)而產(chǎn)生頻譜很寬的不穩(wěn)定。測量一連串的頻率值后，用阿倫方程計(jì)算。相位噪音也同樣可以反映短穩(wěn)的情況(要有專用儀器測量)。
重現(xiàn)性：定義：晶振經(jīng)長時(shí)間工作穩(wěn)定后關(guān)機(jī)，停機(jī)一段時(shí)間t1(如24小時(shí))，開機(jī)一段時(shí)間t2(如4小時(shí))，測得頻率f1，再停機(jī)同一段時(shí)間t1，再開機(jī)同一段時(shí)間t2，測得頻率f2。重現(xiàn)性=(f2-f1)/f2。頻率壓控范圍：將頻率控制電壓從基準(zhǔn)電壓調(diào)到規(guī)定的終點(diǎn)電壓，晶體振蕩器頻率的最小峰值改變量。
說明：基準(zhǔn)電壓為＋2.5V，規(guī)定終點(diǎn)電壓為＋0.5V和＋4.5V，壓控振蕩器在＋0.5V頻率控制電壓時(shí)頻率改變量為-2ppm，在＋4.5V頻率控制電壓時(shí)頻率改變量為＋2.1ppm，則VCXO電壓控制頻率壓控范圍表示為：≥±2ppm(2.5V±2V)，斜率為正，線性為+2.4%。
壓控頻率響應(yīng)范圍：當(dāng)調(diào)制頻率變化時(shí)，峰值頻偏與調(diào)制頻率之間的關(guān)系。通常用規(guī)定的調(diào)制頻率比規(guī)定的調(diào)制基準(zhǔn)頻率低若干dB表示。
說明：有源晶振VCXO頻率壓控范圍頻率響應(yīng)為0～10kHz。
頻率壓控線性：與理想（直線）函數(shù)相比的輸出頻率-輸入控制電壓傳輸特性的一種量度，它以百分?jǐn)?shù)表示整個(gè)范圍頻偏的可容許非線性度。
說明：典型的VCXO頻率壓控線性為：≤±10%，≤±20%。簡單的VCXO頻率壓控線性計(jì)算方法為(當(dāng)頻率壓控極性為正極性時(shí))：
頻率壓控線性＝±((fmax-fmin)/ f0)×100%
fmax：VCXO在最大壓控電壓時(shí)的輸出頻率
fmin：VCXO在最小壓控電壓時(shí)的輸出頻率
f0：壓控中心電壓頻率
單邊帶相位噪聲￡(f)：偏離載波f處，一個(gè)相位調(diào)制邊帶的功率密度與載波功率之比。
輸出波形：從大類來說，輸出波形可以分為方波和正弦波兩類。
方波主要用于數(shù)字通信系統(tǒng)時(shí)鐘上的，表晶體，32.768KHZ對方波主要有輸出電平、占空比、上升/下降時(shí)間、驅(qū)動能力等幾個(gè)指標(biāo)要求。
隨著現(xiàn)在高科技技術(shù)迅速的發(fā)展，電話通信、衛(wèi)星導(dǎo)航，雷達(dá)和無線高速數(shù)傳等產(chǎn)品中，需要高精度的信號源作為日趨復(fù)雜的基帶信息的載波。因?yàn)橐粋€(gè)帶有寄生調(diào)幅及調(diào)相的載波信號（不干凈的信號）被載有信息的基帶信號調(diào)制后，這些理想狀態(tài)下不應(yīng)存在的頻譜成份（載波中的寄生調(diào)制）會導(dǎo)致所傳輸?shù)男盘栙|(zhì)量及數(shù)傳誤碼率明顯變壞。所以作為所傳輸信號的載體，載波信號的干凈程度（頻譜純度）對通信質(zhì)量有著直接的影響。對于正弦波，通常需要提供例如諧波、噪聲和輸出功率等指標(biāo)。
當(dāng)然相關(guān)的傳輸速度，以及無線通話，衛(wèi)星導(dǎo)航的發(fā)射接收，很多方面靠的還是聲表面濾波器的濾波效果，當(dāng)一些比較高端的無線發(fā)射接收故障或者不穩(wěn)定時(shí)，很多時(shí)候都是跟濾波有一定的箱關(guān)聯(lián)。
作者：晶振帝國
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