陶振

  陶振是陶瓷晶体振荡器的简称,就是指用陶瓷外壳封装的晶振,跟石英晶振比起来精度要差一些,但成本也比较低,主要用在对频率精度要求不高的电子产品中。

原理

  陶振振子是振荡器中的重要元件,晶体的频率(基频或n次谐波频率)及其温度特性在很大程度上取决于其切割取向。陶振谐振器的基本结构、(金属壳)封装及其等效电路。只要在晶体振子板极上施加交变电压,就会使晶片产生机械变形振动,此现象即所谓逆压电效应。当外加电压频率等于晶体谐振器的固有频率时,就会发生压电谐振,从而导致机械变形的振幅突然增大。

参数

  频率准确度:标称电源电压、标称负载阻抗、基准温度(252℃)以及其他条件保持不变,陶瓷晶体振荡器的频率相对与其规定标称值的允许偏差,即(fmax-fmin)/f0;

  温度稳定度:其他条件保持不变,在规定温度范围内陶瓷晶体振荡器输出频率的变化量相对于温度范围内输出频率极值之和的允许频偏值,即(fmax-fmin)/(fmax+fmin);

  频率调节范围:通过调节晶振的某可变元件改变输出频率的范围。

  调频(压控)特性:包括调频频偏、调频灵敏度、调频线性度。

  ①调频频偏:压控陶瓷晶体振荡器控制电压由标称的值变化到最小值时输出频率差。

  ②调频灵敏度:压控陶瓷晶体振荡器变化单位外加控制电压所引起的输出频率的变化量。

  ③调频线性度:是一种与理想直线(最小二乘法)相比较的调制系统传输特性的量度。

  负载特性:其他条件保持不变,负载在规定变化范围内陶瓷晶体振荡器输出频率相对于标称负载下的输出频率的允许频偏。

  电压特性:其他条件保持不变,电源电压在规定变化范围内陶瓷晶体振荡器输出频率相对于标称电源电压下的输出频率的允许频偏。

  杂波:输出信号中与主频无谐波(副谐波除外)关系的离散频谱分量与主频的功率比,用dBc表示。

  谐波:谐波分量功率Pi与载波功率P0之比,用dBc表示。

  频率老化:在规定的环境条件下,由于元件(主要是石英谐振器)老化而引起的输出频率随时间的系统漂移过程。通常用某一时间间隔内的频差来量度。对于高稳定晶振,由于输出频率在较长的工作时间内呈近似线性的单方向漂移,往往用老化率(单位时间内的相对频率变化)来量度。

  日波动:指振荡器经过规定的预热时间后,每隔一小时测量一次,连续测量24小时,将测试数据按S=(fmax-fmin)/f0式计算,得到日波动。

  开机特性:在规定的预热时间内,振荡器频率值的变化,用V=(fmax-fmin)/f0表示。

  相位噪声:短期稳定度的频域量度。用单边带噪声与载波噪声之比£(f)表示,£(f)与噪声起伏的频谱密度Sφ(f)和频率起伏的频谱密度Sy(f)直接相关,由下式表示:

  f2S(f)=f02Sy(f)=2f2£(f)

  f—傅立叶频率或偏离载波频率;f0—载波频率。

应用

  1、陶振可用于时钟信号发生器。

  2、随着电视技术的发展,近来彩电多采用500kHz或503kHz的陶瓷晶体振荡器作为行、场电路的振荡源,经1/3的分频得到15625Hz的行频,其稳定性和可靠性大为提高。面且陶振价格便宜,更换容易。

  3、在通信系统产品中,陶瓷晶体振荡器的价值得到了更广泛的体现,同时也得到了更快的发展。许多高性能的石英晶振主要应用于通信网络、无线数据传输、高速数字数据传输等。

工作环境

  陶瓷晶体振荡器实际应用的环境需要慎重考虑。例如,高强度的振动或冲击会给振荡器带来问题。除了可能产生物理损坏,振动或冲击可在某些频率下引起错误的动作。这些外部感应的扰动会产生频率跳动、增加噪声份量以及间歇性振荡器失效。对于要求特殊EMI兼容的应用,EMI是另一个要优先考虑的问题。除了采用合适的PC母板布局技术,重要的是选择可提供辐射量最小的时钟振荡器。一般来说,具有较慢上升/下降时间的振荡器呈现较好的EMI特性。

与石英晶体振荡器的区别

  陶瓷谐振器和石英谐振器的区别就在于精度和温度稳定度上,石英晶振较陶瓷晶振精度高,温度稳定性好。石英晶振的精度可以达到小数点后六位数,单位用ppm(百万份之一)来表示,比如你用的4M,11.0592M的石英晶振的误差一般是小于+/-30ppm的,也就是它的精度在一百万份之30之间。而陶瓷谐振器的精度只能满足到小数点后三位,用khz来表示,比如4MHz 的陶瓷谐振器它的精度一般做+/-750kHz.

  从技术参数上来说,石英谐振器可以代替陶瓷谐振器,但是陶瓷谐振器不一定能代替石英谐振器,陶瓷谐振器多在电视遥控器上,玩具产品等对精度要求不高的产品中,而在仪器仪表,通信通讯等消费类电子产品中要求精度要的地方就需要石英谐振器。

  同样的频率点它们的价格和封装(插件和贴片)有很大关系,同是DIP或同是SMD的封装时,陶瓷谐振器比石英谐振器低的多。

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