老化是电子元件及电子产品常见的一道工序.老化在高分子材料的使用过程中,由于受到热,氧,水,光,微生物,化学介质等环境因素的综合作用, 高分子材料的化学组成和结构会发生一系列变化, 物理性能也会相应变坏, 如发硬,发粘,变脆,变色,失去强度等, 这些变化和现象称为老化,高分子材料老化的本质是其物理结构或化学结构的改变.在晶振此款电子元件亦是如此.
晶体的串联谐振频率逐渐变化.几年内百万分之几的变化很常见.大多数变化发生在第一年或第二年.在较高温度和振荡幅度下,老化发生得更快.老化的主要原因是晶体质量的增加.增加的质量通常来自水晶盒内的污染物,这些污染物落在并粘附在水晶表面上.
频率误差
频率误差有四个主要来源:
初始公差,或制造商在25°C时使用指定负载电容的容差
随温度变化的频率变化
从负载电容变化"拉"
老化
驱动级依赖
经过一段时间不活动(数小时到数周)后,石英晶振的串联电阻可以远高于其最大规定值,从而成为交流电驱动电平的函数.这种效应被称为驱动级依赖性(DLD)或"困晶体".如果晶体受到机械冲击或电驱动"硬",则串联电阻通常会回落到指定的限制范围内.
DLD被认为是由晶体封装内污染造成的额外机械损失引起的.污染物可以是固体颗粒或水分,通常是在水晶上凝结或冻结的水.一旦振动消除了污染,正常的串联电阻就会恢复.污染可能不会再次沉降(或至少不会达到相同程度),导致串联电阻的不稳定和不可预测的变化.
当颗粒永久地粘附在晶体上,电极电镀裂缝或松散,或晶振被划伤时,就会发生不可逆的DLD.没有晶体完全没有DLD,但是更高质量的产品表现出更低的DLD,无论是串联电阻增加的程度还是表现出电阻变化的单元的百分比.
为了减少与DLD相关的问题,请使用大的负电阻,大于制造商规定的最大串联电阻的四倍.这消除了几乎所有DLD问题.您也可以从制造高品质32.768K的供应商处购买.或者,为经过工厂测试的低DLD晶体支付额外费用.
虚假模式
晶体通常在基频附近具有不希望的机械共振.这些"寄生模式"可以被建模为与基频分支并联的串联LCR分支.寄生模式通常具有比期望模式更高的损耗,因此不太可能强烈振荡.(石英晶体谐振器制造商通常会测试杂散共振,并且不会在这些频率下运输具有低损耗的单元.)
具有大负电阻的石英晶体振荡器通常在整个振荡周期中限制或削减.在限制期间,电路的有效增益基本上为零(即,输入的变化在输出中产生很小的变化或没有变化).除非寄生模式具有低损耗,或者有源电路不会强烈限制信号幅度,否则将不会有足够的增益来使寄生模式振荡.它们将被所需的大信号振荡"阻塞".如果这些不希望的次级振荡有足够的增益,这些频率会对PLL和其他电路中的相位频率检测器造成严重破坏.
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