老化是在恒定的環(huán)境和系統(tǒng)級(jí)條件下振蕩器頻率隨時(shí)間發(fā)生的變化。石英晶體振蕩器中的老化是由石英晶體本身或振蕩器組件中的其余組件的變化引起的。石英晶體的老化是多種因素綜合作用的結(jié)果。這些因素中的一些可能包括雜質(zhì)的擴(kuò)散和氣體的釋氣石英晶體，其支架，玻璃或陶瓷基座以及用于安裝石英的粘合劑。它還可以包括從電極到石英晶振表面的金屬遷移。這些事件涉及石英貼片晶振質(zhì)量的交換，這導(dǎo)致其頻率的變化。
其他也會(huì)導(dǎo)致石英晶體老化的因素包括晶體支架的應(yīng)力消除和微觀支架泄漏。雖然已知持有者的嚴(yán)重泄漏會(huì)導(dǎo)致頻率向下移動(dòng)，但微觀泄漏對(duì)長期老化性能的影響尚不清楚。由于貼片晶振元件值在其壽命期間的變化引起的頻率漂移可以直接影響振蕩環(huán)路或維持電路的穩(wěn)態(tài)功能，例如電壓調(diào)節(jié)，恒溫箱控制和信號(hào)輸出級(jí)。
與振蕩回路或周圍電路內(nèi)的元件相關(guān)的老化程度取決于工作頻率下石英晶體的電抗斜率。為了更好地理解振蕩回路中元件值漂移對(duì)老化性能的影響，我們需要考慮圖1所示的簡化阻抗框圖。

在共鳴下，
ZX=-ZC（1）
其中ZX是石英晶體阻抗，ZC是振蕩器電路阻抗。
以來，
Z=R+jX（2）
將等式（2）代入（1）給出了我們，
RX+jXX=-RC-jXC（3）
ÞRX=-RC（4）
和XX=-XC（5）
等式（4）表示在給定幅度下持續(xù)振蕩的條件，并且與頻率無關(guān)。而等式（5）表示振蕩的頻率。工作點(diǎn)處的電抗與頻率曲線的斜率dX/df有時(shí)被稱為石英的“可拉性”。對(duì)于不同的晶體切口和泛音，串聯(lián)諧振的W / Hz的dX / df的一些典型值如表1所示。

電路元件的電抗是振蕩環(huán)路頻率的原因。假設(shè)幾年后DXC以外的所有元件的電抗都會(huì)發(fā)生變化。為了在新條件下發(fā)生共振，仍必須滿足等式（5）。
因此，
XX+DXX=-XC-DXC（6）
（XX+DXX）代表石英晶體的電抗與頻率曲線上的新工作點(diǎn)和相應(yīng)的頻率。頻率的變化由下式給出，
Df=DXX/（dX/df）（7）
因此，如果10mH電感在其使用壽命期間漂移1％，則使用公式（7），5MHz SC Cut第3泛音振蕩器將漂移0.029 Hz或5.7 x 10-09分?jǐn)?shù)頻率。與此相比，10 MHz SC Cut 3rd Overtone振蕩器將漂移0.433 Hz或4.3 x 10-08和10 MHz AT Cut 3rd Overtone振蕩器將漂移4.488 Hz或4.5 x 10-08。重要的是要注意，能夠過度調(diào)諧（或“可拉動(dòng)性”）的振蕩器也易于具有更高的老化速率。
與恒溫晶振的烘箱控制電路中的組件相關(guān)的老化程度取決于石英晶體的溫度系數(shù)。表2示出了在AT和SC切割石英晶體的轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度下的溫度系數(shù)C的近似值，單位為°C-2。由DT爐溫度變化引起的分?jǐn)?shù)頻率Dff偏差由下式給出。

因此，在轉(zhuǎn)換點(diǎn)運(yùn)行的AT Cut OCXO晶振的使用壽命期間，烤箱溫度發(fā)生0.2°C的變化，將導(dǎo)致4 x 10-9的分?jǐn)?shù)頻率變化。可以看出，爐控制電路中元件值漂移的影響通常會(huì)受到振蕩環(huán)內(nèi)漂移的影響。
石英晶體振蕩器的老化性能是一個(gè)復(fù)雜的現(xiàn)象，是許多因素的累積效應(yīng)，其中只有少數(shù)因素被提及過。其中一些因素的影響可能會(huì)相互抵消，而其他因素可能會(huì)主導(dǎo)老化表現(xiàn)。此外，這些因素的影響也可能以不同的速率衰減，導(dǎo)致它們?cè)诶匣^程中的不同時(shí)間占主導(dǎo)地位。

正在載入評(píng)論數(shù)據(jù)...