电子表里有一个应时振荡器。怎么用?
分析:
它能提供稳定的频率,用于电子表中的计数。你想用什么?
应时振荡器
石英晶体振荡器是目前精度和稳定性最高的振荡器,广泛应用于全球定位系统(GPS)和移动通信等各种系统中。石英晶体振荡器由高品质因数的谐振器(应时晶体振荡器)和振荡电路组成。晶体质量、切割方向、晶体振荡器结构和电路形式都决定了振荡器的性能。国际电工委员会(IEC)将石英晶体振荡器分为四类:普通晶体振荡器(SPXO)、压控晶体振荡器(VCXO)、温度补偿晶体振荡器(TCXO)和压控晶体振荡器(OCXO)。目前,石英晶体振荡器的发展不仅体现在系列品种和市场需求的增加上,还体现在产品技术创新上。技术方面主要包括以下几点:
A.小型化、薄型化、芯片化为了满足手机等便携产品的轻、薄、短、小的要求,石英晶体振荡器的封装从传统的裸金属外壳转变为涂塑金属和陶瓷封装。近年来,TCXO设备的平均尺寸缩小了30多倍,有些是近65,438+000倍。SMD封装的TCXO厚度小于2mm,5×3mm尺寸的器件已经投放市场。在几种主要类型的石英晶体振荡器中,TCXO的体积缩小最明显,其次是VCXO。随着石英晶体振荡器体积的进一步缩小,晶体振荡器的频率可变范围变小,温度补偿变得困难。同时,芯片封装的回流焊操作至少要在240℃下持续10秒左右。如果不采取局部散热措施,很难将应时晶体振荡器的频率偏移控制在0.5× 10-6的范围内。需要注意的是,这类器件还远未达到小型化的极限,其体积还有进一步缩小的空间。
B.高精度、高稳定性的移动通信技术的发展,使得石英晶体振荡器焕发出勃勃生机。关键在于它的高频率精度和稳定性。目前,即使是未经补偿的晶体振荡器,其总精度也达到了25ppm。在TCXO、VCXO、OCXO这三类器件中,OCXO的频率稳定度最高,而平面VCXO相对较差。
在0 ~ 70℃范围内,VCXO的频率稳定度一般为0.0001 ~ 5 ppm。VCXO主流产品的频率稳定度大多控制在25 ppm以下,频率调节范围可达25 ~ 100 ppm,老化率在2 ppm/年以下。目前OCXO产品总体水平为:频率稳定度0.001ppm (-20 ~ 60℃),年老化率小于0.05ppm,OCXO虽大,但仍广泛应用于精密频率计、频谱及网络分析仪、基站、导航等领域。
C.全球定位系统(GPS)不允许低噪声和高频率,相位噪声是表征振荡器频率抖动的重要参数。对于OCXO设备,GPS系统往往要求它们具有很高的抑制相位噪声的能力。这大大提高了OCXO主流产品的相位噪声性能。目前除了VCXO,其他类型的晶振最高输出频率一般只有200MHz。目前,提高VCXO的振荡频率主要依靠应时晶体SAW谐振器、变容二极管、串联电感和放大器组成的压控SAW振荡器(VCSO)。
GSM、PDC等手机所有振荡器中,频率较高的是UCV4系列的压控振荡器(VCO),其频率范围为650 ~ 1700 MHz,电源电压为2.2 ~ 3.3 V,工作电流为8 ~ 100 mA。
D.低功耗和快速启动。
不同类型的石英晶体振荡器工作电压不同,但应尽量采用3.3V的电源电压。低电平驱动和低电流消耗已经成为一种趋势。目前,许多TCXO和VCXO产品的电流消耗不超过2mA。
石英晶体振荡器在快速启动技术上也取得了突破。日本精工和爱普生公司生产的VG-2320SC VCXO石英晶体振荡器在0.1ppm的规定值内,其稳频时间小于4 ms..输出振荡信号的幅值在65438±0 ms内可达到额定值的90%,日本东京陶瓷公司生产的表面贴装TCXO在振荡开始4 ms后幅值可达到额定值的90%..奥克的10 ~ 25mhz的OCXO产品,预热5分钟内可以达到0.01ppm的稳定性。
另外,目前大部分石英晶体振荡器的输出逻辑都与TTL、高速CMOS或TTL/HCMO有关。
的兼容性,从而提高设备的适应性和设计灵活性。
1.2石英晶体滤波器
单片晶体滤波器(MCF)是由应时基片表面的几个金属电极组成的带通和带阻滤波器。
它利用压电效应的能量陷阱理论,选择电极振子之间的几何尺寸、返回频率和力矩,从而控制超声波的声耦合,达到滤波的目的。其特点是频率选择性很陡,损耗低,稳定性好,阻带衰减高。现已广泛应用于移动通信设备中,是必不可少的初级中频滤波器,对提高整机的灵敏度和抗干扰能力起着重要作用。国外MCF产品的实用水平是:中心频率几MHz ~ 150 MHz,带宽0.001 ~ 0.1%,通道间隔12.5 ~ 25 kHz,最小封装尺寸8×8×3.2mm,重量0.4g
MCF目前的发展方向集中在开发新型压电材料、扩展带宽、降低带内延迟波动、增加带外衰减、扩展和改善中频点和线性度、进一步小型化和芯片化封装尺寸。
2应时晶体元件的应用领域
应时水晶元件主要用于通讯、电脑、彩电、钟表、音像制品、其他家用电器、电子玩具、医疗电子设备、汽车电子、广播电视设备、仪器仪表。
2.1通讯
应时晶体元件可广泛应用于电话终端、程控交换机、移动电话、无线电话、传呼机、传真机、无线通信、微波通信、卫星通信、通信海底电缆工程和通信地面电缆工程。近年来,移动通信作为我国信息产业的支柱产业,发展迅速。据统计,我国手机用户数1993年为13万,到1998年底已发展到2498万,2000年达到5000多万,2006年5438+0年我国手机用户数将达到2亿。每部电话需要三种应时晶体产品,分别是温度晶体振荡器、应时晶体元件和单片晶体滤波器,因此应时晶体元件的小型化和芯片化将大大促进单机的小型化。目前我国蜂窝移动通信市场大部分被国外公司占据,这些国外公司的基础元器件也是直接从国外采购,所以整机国产化率比较低,国家每年花费大量外汇从国外进口基础晶体元器件。
2.2计算机
应时晶体元件可广泛应用于各种大中型计算机,特别是微型计算机及其外围设备。
一台多媒体微型计算机大约使用10个晶体元件。晶体元件用于打印机、调制解调器和扫描仪。
2.3钟表
电线不得直接穿过屏蔽外壳。当电线必须穿过机箱时,请确保使用合适的过滤器或适当屏蔽电线。
干扰抑制滤波技术
滤波技术的基本目的是选择信号和抑制干扰,为实现这两种功能而设计的网络称为滤波器。一般来说,滤波器根据功能可以分为信号选择滤波器和电磁干扰(EMI)滤波器。
信号选择滤波器是一种能有效去除不必要的信号成分,对被选信号的幅度和相位影响最小的滤波器。
电磁干扰滤波器旨在有效抑制电磁干扰。电磁干扰滤波器通常分为信号线EMI滤波器、电源EMI滤波器、印刷电路板EMI滤波器、反射式EMI滤波器、隔离式EMI滤波器等等。
电路板上的电线是最有效的接收和辐射天线。因为电线的存在,电路板往往会产生过量的电磁辐射。同时,这些导线可以接受外界的电磁干扰,使得电路对干扰非常敏感。在轨使用信号滤波器是解决高频电磁干扰辐射和接收问题的有效方法。脉冲信号的高频成分非常丰富,这些高频成分可以通过导线辐射出去,使电路板辐射超标。信号滤波器的使用可以大大降低脉搏信号的高频成分。由于高频信号的辐射效率高,减少这种高频成分,电路板的辐射会大大提高。
电力线是电磁干扰进出设备主要途径。通过电力线,可以将电网上的干扰引入设备,干扰设备的正常工作。同样,设备的干扰也可以通过电力线传输到电网,对网络上的其他设备造成干扰。为了防止这两种情况,必须在设备的电源入口处安装低通滤波器,它只允许设备的工作频率(50Hz,60Hz,400Hz)通过,但对更高频率的干扰有很大的损耗。因为这种滤波器是专门用于设备的电源线的,所以被称为电源线滤波,从而引发了钟表行业的一场革命,使时钟精度提高了几十倍,价格和成本也大大降低。
2.4家用电器
应时晶体元件主要用于彩色电视接收机的副载波频率恢复振荡器、定时、系统转换和遥控。音像制品主要用于录像机、摄像机、vcd、DVD、CD、数码相机和数码收音机。其他家用电器如冰箱、微波炉、电饭煲、洗衣机、空调等。都用水晶计时。此外,应时水晶元件还可用于电子玩具,如电子游戏机、对讲机、遥控器等。
2.5汽车电子
在汽车电子方面,应时晶体元件主要用于汽车导航、功能控制、电子地图、电子定位器和汽车音响系统。
2.6医疗电子仪器
应时晶体元件还广泛应用于医疗电子仪器,如心脏起搏器、CT机、核磁振动器和血压计。
2.7其他应时晶体具有高频率稳定性,并且也对温度和力敏感。使用应时晶体的温度计的温度分辨率可以达到1摄氏度。由于应时晶体对力更敏感,所以用应时晶体的机械测量仪不仅可以监测地壳中的巨大应力,还可以测量室内烟雾颗粒的重量。
3应时晶体元件市场需求
随着电子信息产业的快速发展和电子设备小型化、高性能化的发展趋势,应时对晶体元器件的市场需求将快速增长。对高档MCF单片晶体滤波器和TCXO温度补偿晶体振荡器的需求将更大,而HC-49U/S产品在国际上引起了极大的关注,应用这些产品的意义越来越被企业所认识。目前,世界电子市场对应时晶体元器件的总需求约为55亿,年增长率为10%。在晶体小型化和表面贴装的发展中,晶体的应时晶体元件芯片率在1996已经达到27%,片式TCXO温度补偿晶体元件已经进入市场。目前,表面贴装ICXO温度补偿晶体元件和VCSO压控晶体元件已大量上市,该类产品已供应日本、菲律宾、中国、台湾省、香港等国家和地区。
中国是一个快速发展的国家。产业结构正在从劳动密集型向技术密集型转变。但是国内的水晶行业还是比较落后的。虽然年产量不小,但分散、规模小、品位低,难以满足应时晶体元器件市场的要求。1988年我国压电晶体元件年产量已达4900万片,人造晶体158吨,销售额10638万元,利润26310万元,出口创汇679万美元。到1997年,晶体元件产量13亿,人造晶体约1000吨,销售额约17亿元,出口创汇18亿美元,分别比1988增长26倍、6.3倍和65438倍。中国应时水晶组件产量约为日本的一半,在亚洲排名第二。
目前国内市场对应时晶体元器件的年需求量约为13 ~ 16亿,年增长率近20%。国内应时晶体元件的出口量约占总量的70 ~ 80%。近年来,中国对应时晶体元件的需求大幅增加,但价格迅速下降,普通低档晶体元件的价格已降至接近产品成本的水平。晶体元器件的价格取决于种类和性能指标,价格从高到低的顺序为:应时晶体元器件、SMD、UM系列、49/US、49/U,目前中国市场上广泛供应的SMD应时晶体元器件是需求量很大的产品,也将是未来应时晶体元器件的主要发展方向。