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Crystsl Oscillator電路的不穩(wěn)定性因素
在之前的文章中提到過晶體振蕩器的電路類型，至少都有五六種，不同的電路布局帶來的效益和性能是不一樣的，那篇技術(shù)文章標(biāo)題是《Oscillator技術(shù)電路類型介紹》，有興趣的用戶可以在金洛鑫舊官網(wǎng)上查到。許多生產(chǎn)廠家選擇成本比較高的石英晶體振蕩器，最主要的原因大部分都是因為它的穩(wěn)定性，比諧振器要高許多，然而在設(shè)計的過程中，也會有導(dǎo)致晶體振蕩器不穩(wěn)定的現(xiàn)象出現(xiàn)，今天我們主要討論，那些讓振蕩器出現(xiàn)不穩(wěn)定的重要因素。
振蕩器電路類型：
振蕩器電路類型中，除了rf接地點位于不同位置之外，其中三個更常見的有源晶振電路類型，即Pierce，Colpitts和Clapp，由相同的電路組成。巴特勒和改良的巴特勒也相似;在每個中，發(fā)射極電流是晶體電流。門振蕩器是皮爾斯型，它使用邏輯門加電阻代替皮爾斯振蕩器中的晶體管。（某些門振蕩器使用多個門）。
OCXO框圖：
OCXO振蕩器的三個主要部分中的每一個，即晶體，維持電路和烘箱，都會導(dǎo)致不穩(wěn)定性。
振蕩器不穩(wěn)定性-一般表達式：
其中QL=諧振器的負載Q，并且d?（ff）是在遠離載波頻率f的偏移頻率ff處的環(huán)路相位的小變化。環(huán)路中的系統(tǒng)相位變化和相位噪聲可以源自諧振器或維持電路。最大化QL有助于減少噪聲和維持電子器件中環(huán)境引起的變化的影響。在一個設(shè)計合理的振蕩器中，短路不穩(wěn)定性由諧振器決定，偏移頻率小于諧振器的半帶寬，并由維持電路和數(shù)量決定。從環(huán)路傳遞的功率用于更大的偏移。
維持電路的不穩(wěn)定性：
負載電抗變化-向晶體添加負載電容會改變頻率
示例：如果C0=5pF，C1=14fF且CL=20pF，則a△CL=10fF（=5X10-4）導(dǎo)致≈1X10-7頻率變化，并且CL老化為每天10ppm導(dǎo)致振蕩器老化每天2X10-9。驅(qū)動電平變化：對于10MHz第3次SC切割，通常為每ma210-8。晶體上的直流偏壓也會導(dǎo)致振蕩器老化。
振蕩器不穩(wěn)定性-調(diào)諧電路
許多Oscillator Crystal包含調(diào)諧電路-抑制不需要的模式，匹配電路和濾波器。調(diào)諧電路的電感和電容的微小變化的影響由下式給出：
其中BW是濾波器的帶寬，ff是濾波器中心頻率與載波頻率的頻率偏移，QL是諧振器的負載Q，Qc，Lc和Cc是調(diào)諧電路的Q，電感和電容，分別。
振蕩器不穩(wěn)定性-電路噪聲
其中ff是載波頻率f的頻率偏移，QL是電路中晶振的負載Q，Lckt（1Hz）是ff=1Hz時的閃爍PM噪聲，t是閃爍樓層范圍內(nèi)的任何測量時間。對于QL=106和Lckt（1Hz）=-140dBc/Hz，sy（t）=8.3×10-14。（已達到Lckt（1Hz）=-155dBc/Hz。）
振蕩器不穩(wěn)定性-外部負載
如果外部負載發(fā)生變化，則反射回OSC晶振的信號的幅度或相位會發(fā)生變化。到達振蕩回路的那個信號的部分改變了振蕩相位，因此改變了頻率
其中G是負載的VSWR，q是反射波的相位角;例如，如果Q~106，并且隔離~40dB（即~10-4），則最差情況（100％反射）拉動為~5×10-9。VSWR為2時，最大牽引力降低僅為3倍。負載牽引問題在較高頻率下變得更糟，因為Q和隔離度都較低。
簡易的振蕩器電路穩(wěn)定性，通常沒有復(fù)雜的振蕩器電子高，近年來石英晶振的技術(shù)不斷突破，許多晶體制造商都研發(fā)出，比較新穎且難度大的Crystsl Oscillator電路。外圍電容，調(diào)諧電路，電路噪聲，負載電抗都是容易導(dǎo)致石英振蕩器不穩(wěn)定的因素，因此在設(shè)計時，工程師們都會將這幾點設(shè)置好，方便接下來的布局。
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