為什么要選擇恒溫控制晶振作為AT或SC剪輯材料?

在頻率控制應(yīng)用中使用不同的石英晶體切割導(dǎo)致不同的表現(xiàn),AT切割是業(yè)內(nèi)常用的切割角度,它有在較寬的溫度輸出范圍內(nèi)具有非常好的穩(wěn)定性能,在OCXO晶振應(yīng)用中,AT切割角度由零斜率定義點(diǎn)或轉(zhuǎn)折點(diǎn),轉(zhuǎn)折點(diǎn)和烤箱的斜率控制是OCXO頻率穩(wěn)定性的主要變量,烤箱溫度通常設(shè)定在上部環(huán)境溫度10°C規(guī)范要求,適用于0-70°C的應(yīng)用,烤箱設(shè)定在+85°C+/-5°C,轉(zhuǎn)折點(diǎn)角度指定為匹配烤箱溫度.

本文將討論AT削減和SC切割性能以及兩者的成本權(quán)衡削減,由于SC主要用于烤箱應(yīng)用,這將是焦點(diǎn),SC和AT切口具有不同的溫度穩(wěn)定性曲線,為了進(jìn)行比較,下圖顯示了AT和SC,可以看出,AT是寬溫度的首選切口范圍,在25°C左右對稱(拐點(diǎn)溫度),可以產(chǎn)生在-55°C至125°C范圍內(nèi)具有良好穩(wěn)定性的角度,SC切口的彎曲溫度為92°C,非常平坦在較熱的一端,但在冷端快速尾巴,對于OCXO晶體振蕩器應(yīng)用中,晶體的工作溫度通常是在80-100°C的范圍內(nèi).

在下面的SC曲線中,注意本地化曲線的斜率與前面顯示的AT曲線相比較,坡度的5倍改善是SC減產(chǎn)的一個(gè)原因用于更嚴(yán)格的穩(wěn)定性應(yīng)用,還要注意角度越來越緊分配以實(shí)現(xiàn)典型烤箱范圍內(nèi)的調(diào)諧點(diǎn)OCXO要求,SC削減了性能改進(jìn)如上所述,SC削減是壓力補(bǔ)償,減輕壓力晶體中的效果導(dǎo)致以下性能改進(jìn),安裝座上的機(jī)械應(yīng)力(壓縮)導(dǎo)致頻移更少,降低衰老,石英晶體單元中的老化始終是高穩(wěn)定性的關(guān)注點(diǎn)設(shè)備.

在下圖中,顯示了每條曲線的局部斜率關(guān)閉轉(zhuǎn)折點(diǎn)±1°C,這讓OCXO設(shè)計(jì)師可以看到如果烤箱控制低于±1°C,則預(yù)期穩(wěn)定性AT切割水晶的轉(zhuǎn)折點(diǎn),如果烤箱可以保持更緊,然后可以實(shí)現(xiàn)更嚴(yán)格的穩(wěn)定性,字母SC代表"壓力補(bǔ)償",由于石英晶體振蕩器是各向異性,在AT切割中看到的應(yīng)力可以減少或通過phi方向的第二次旋轉(zhuǎn)消除,通過計(jì)算,21.3°的phi旋轉(zhuǎn),將不會(huì)產(chǎn)生壓力誘發(fā)頻移.

晶圓邊緣的應(yīng)力(壓縮或張力)安裝,導(dǎo)致晶振頻率負(fù)向移動(dòng),隨著時(shí)間的推移,這種壓力會(huì)放松并導(dǎo)致頻率正向移動(dòng),SC切割可以最大限度地減少頻率偏移,從而實(shí)現(xiàn)更好的老AT削減,較高的驅(qū)動(dòng)水平會(huì)加熱石英并導(dǎo)致石英中的壓力,SC允許較低的頻率偏移在更改驅(qū)動(dòng)器級別時(shí),石英中的摩擦損失轉(zhuǎn)化為熱量,局部熱量(在電極區(qū)域下)設(shè)置熱梯度和應(yīng)力石英,更多的驅(qū)動(dòng)器等于更多的熱量,這種壓力導(dǎo)致了變化的頻率,SC切割顯示較低的頻移到驅(qū)動(dòng)器級別的更改.

對于SC削減,規(guī)格緊湊為ppb的十分之一/G可以滿足,AT減少了10倍,可以看到這些數(shù)字一個(gè)"G",但如果在10G到1000G時(shí)出現(xiàn)振動(dòng)或震動(dòng),頻移應(yīng)該乘以該數(shù)量,烤箱的變化會(huì)導(dǎo)致小的瞬變熱應(yīng)力,降低恒溫晶振短期穩(wěn)定性,在OCXO烤箱中,烤箱溫度控制保持緊密盡可能,如果外界溫度變化,烤箱會(huì)對此作出反應(yīng)彌補(bǔ)這一變化,這些變化很快發(fā)生通常非常小,但產(chǎn)生溫度瞬變和石英中的熱應(yīng)力,壓力會(huì)影響頻率漂移,SC切割對此瞬態(tài)的反應(yīng)較小,從而導(dǎo)致短期更好穩(wěn)定性.