进口有源晶振的加速度灵敏度特性
来源:http://www.jinluodz.com 作者:金洛鑫电子 2018年10月08
与石英水晶组件相关的参数和性能有一点点复杂,尤其是高端的有源晶振,经常有客户要求达到低功耗、低电压、低相噪、低相位抖动,灵敏度,低Q值等性能,许多采购只是按照工程提供的信息,找供应商说明,然而也并没有真正了解。做为晶振采购,可以不用完全了解,但至少懂一些,才好跟供应商沟通,接下来为大家详情解答下,什么是石英晶振的G灵敏度和相关的知识。
每个石英晶体的共振频率受加速力的影响。的本质效果取决于所施加的力的类型。静态重力的变化是经历诸如倾斜或旋转将导致频率的阶跃偏移。与时间相关加速或振动将频率调制输出。冲击脉冲会引起尖锐输出频率的暂时扰动。
这些频率偏移的大小取决于石英晶体的加速度或“g敏感度”矢量和应用加速力的特征。体模的典型g灵敏度范围石英晶振可以跨越几个数量级,从精细制造的每克不到1x10-10对于低成本的AT,精密SC切割至大于1x10-7/g。 [1]由于这些影响的幅度相对较小,因此它们在许多用中都未被发现标准振荡器,如VCXO和时钟。
然而,对于精密恒温振荡器或那些经受严苛环境条件的振荡器,固有的加速度灵敏度可能非常显着。如果振荡器部署在高振动环境中如机载平台,增加的相位噪声会降低系统性能所有其他噪音源加起来。但即使在良性环境中,也可能会遇到高稳定性的OCXO晶振显着的频率变化。了解振荡器的运行环境经验和对石英晶体加速度灵敏度的理解,有可能预测并计划预期的频率误差。
石英谐振器G灵敏度矢量的描述
石英晶体振荡器的g灵敏度通常通过相互测量三个属性来表征垂直轴。然而,石英的固有加速特性由单个矢量at组成一些角度,通常与包装的任何面不垂直。(见图1)通过测量个体相互正交在x,y和z轴上的组件,有可能确定敏感度的大小和方向矢量,使用以下三角标识,可以计算Δmax的特征。
一旦知道了θmax的大小和角度方向,就会产生预期的外部影响可以确定在任何方向上施加的加速力。当方向的时候施加力平行于θmax轴对晶振的影响最大频率。当施加的力的角度远离平行于θmax的轴移动时,得到的结果效果作为角度Alpha的余弦滚动。因此,圆圈的定义如图2所示。或者,如果从所有三个维度看,将描述沿其轴具有λmax的球体。因此,结果作为函数的晶体在任何方向上的g-灵敏度由下式给出:
实现“零”G灵敏度的方向
当力沿相反方向施加时,频移幅度相等但符号相反生成,定义了图2中所示的第二个圆。由于gsensitivity的向量和余弦性质矢量存在零g灵敏度的平面,其由垂直于θmax的平面定义。这说明了施加在垂直于λmax的晶体上的任何力都会产生一个对频率影响最小。(见图2)
G灵敏度测量方法
必须进行相对较小的频移在表征水晶时测量石英水晶振荡子的g灵敏度。一种方式对a进行基本测量精密振荡器是用来改变的在地球的引力场中引起振荡器频率的变化。这种技术被称为“2-g提示“方法。频率变化是以单位为单位来衡量的倒过来了。净效应是变化2g。因此,金额频移的测量分为2是振荡器的g灵敏度那个轴。然后程序重复其他两个轴。虽然在概念上很简单,但这个方法需要稳定的振荡器能够持续衡量发生的小频率变化。
为了获得精确的动态测量,在测量进口晶体振荡器的性能的同时施加振动。可以使用标准FM确定感应边带的水平调制指数公式:
Sideband Level(dB)=20log (△f/2fm ) (6)
每个石英晶体的共振频率受加速力的影响。的本质效果取决于所施加的力的类型。静态重力的变化是经历诸如倾斜或旋转将导致频率的阶跃偏移。与时间相关加速或振动将频率调制输出。冲击脉冲会引起尖锐输出频率的暂时扰动。
这些频率偏移的大小取决于石英晶体的加速度或“g敏感度”矢量和应用加速力的特征。体模的典型g灵敏度范围石英晶振可以跨越几个数量级,从精细制造的每克不到1x10-10对于低成本的AT,精密SC切割至大于1x10-7/g。 [1]由于这些影响的幅度相对较小,因此它们在许多用中都未被发现标准振荡器,如VCXO和时钟。
然而,对于精密恒温振荡器或那些经受严苛环境条件的振荡器,固有的加速度灵敏度可能非常显着。如果振荡器部署在高振动环境中如机载平台,增加的相位噪声会降低系统性能所有其他噪音源加起来。但即使在良性环境中,也可能会遇到高稳定性的OCXO晶振显着的频率变化。了解振荡器的运行环境经验和对石英晶体加速度灵敏度的理解,有可能预测并计划预期的频率误差。
石英谐振器G灵敏度矢量的描述
石英晶体振荡器的g灵敏度通常通过相互测量三个属性来表征垂直轴。然而,石英的固有加速特性由单个矢量at组成一些角度,通常与包装的任何面不垂直。(见图1)通过测量个体相互正交在x,y和z轴上的组件,有可能确定敏感度的大小和方向矢量,使用以下三角标识,可以计算Δmax的特征。
一旦知道了θmax的大小和角度方向,就会产生预期的外部影响可以确定在任何方向上施加的加速力。当方向的时候施加力平行于θmax轴对晶振的影响最大频率。当施加的力的角度远离平行于θmax的轴移动时,得到的结果效果作为角度Alpha的余弦滚动。因此,圆圈的定义如图2所示。或者,如果从所有三个维度看,将描述沿其轴具有λmax的球体。因此,结果作为函数的晶体在任何方向上的g-灵敏度由下式给出:
实现“零”G灵敏度的方向
当力沿相反方向施加时,频移幅度相等但符号相反生成,定义了图2中所示的第二个圆。由于gsensitivity的向量和余弦性质矢量存在零g灵敏度的平面,其由垂直于θmax的平面定义。这说明了施加在垂直于λmax的晶体上的任何力都会产生一个对频率影响最小。(见图2)
G灵敏度测量方法
必须进行相对较小的频移在表征水晶时测量石英水晶振荡子的g灵敏度。一种方式对a进行基本测量精密振荡器是用来改变的在地球的引力场中引起振荡器频率的变化。这种技术被称为“2-g提示“方法。频率变化是以单位为单位来衡量的倒过来了。净效应是变化2g。因此,金额频移的测量分为2是振荡器的g灵敏度那个轴。然后程序重复其他两个轴。虽然在概念上很简单,但这个方法需要稳定的振荡器能够持续衡量发生的小频率变化。
为了获得精确的动态测量,在测量进口晶体振荡器的性能的同时施加振动。可以使用标准FM确定感应边带的水平调制指数公式:
Sideband Level(dB)=20log (△f/2fm ) (6)
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