原创 晶振的老化率

2021-5-12 16:28 330 0 分类: 汽车电子 文集: 晶振

长期频率稳定度指的是:频率随着时间的定向漂移,也称为老化aging。老化在学术界被认为是‘质量迁移’和‘应力驰豫’这两个原因产生的。

  1. 质量迁移: 在生产过程中,无论做任何清洁处理,晶片表面会残留一些污染物。当晶振加电振荡时,残留在晶片上的物质会因振荡而抖下来,导致振荡频率不断升高。这是由质量迁移引起的正向老化。

  2. 应力驰豫: 石英片在切割,研磨,抛光等过程中会出现应力。电极,外壳等也会产生应力。应力随着材料的疲劳而消失,导致谐振器振荡频率逐渐降低,而产生负向老化。SC切割(应力补偿切割)的晶片具有较好的特性可以改善这一问题。

晶振厂家根据不同产品属性来设置不同的老化温度和时间。对晶片进行加速老化,使得晶片趋近于稳定精度来提高产品的稳定性。石英晶体谐振器KX系列年老化率最大为3ppm;时钟振荡器以及压控晶振年老化率3~5ppm。

温补振荡器(TCXO: Temperature Compensation Xtal Oscillator)利用附件的温度补偿电路以减少环境温度对振荡频率的影响。一般来讲,第一年的频率老化率为±0.2~±2.0ppm;十年的老化率为±1~±5ppm。除特殊情况外,TCXO很少用天老化率(aging per day)的指标。即使在实验室条件下,温度变化引起的频率变化也将大大超出温度补偿晶体每天的频率老化。因此这个指标失去了实际的意义。

恒温振荡器(OCXO: Oven Controlled Xtal Oscillator)对温度稳定性的解决方案采用了恒温槽技术,将晶体置于恒温槽内,通过设置恒温工作点,使槽体保持恒温状态,在一定范围内不受外界温度影响,达到稳定输出频率的效果。OCXO的老化率为±0.5~±10ppb/day(加电72小时后);±30ppb~±2ppm(第一年);±0.3ppm~±3ppm(十年)。

作者: koan-xtal, 来源:面包板社区

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