Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Кварцевый генератор
16MHZ Crystal.jpg
Миниатюрный кварцевый кристалл с частотой 16 МГц, заключенный в герметичный корпус HC-49 / S, используемый в качестве резонатора в кварцевом генераторе.
ТипЭлектромеханический
Принцип работыПьезоэлектричество , Резонанс
ИзобрелАлександр М. Николсон , Уолтер Гайтон Кэди
Первое производство1918 г.
Электронный символ
Символы основных элементов IEEE 315 (113) .svg

Кварцевый генератор представляет собой электронный генератор схема , которая использует механический резонанс вибрирующего кристалла из пьезоэлектрического материала , чтобы создать электрический сигнал с постоянной частотой . [1] [2] [3] Эта частота часто используется для отслеживания времени, как в кварцевых наручных часах , для обеспечения стабильного тактового сигнала для цифровых интегральных схем и для стабилизации частот для радиопередатчиков и приемников . Наиболее распространенным типом используемых пьезоэлектрических резонаторов являетсякварцевый кристалл, поэтому схемы генераторов, включающие их, стали известны как кварцевые генераторы [1], но в аналогичных схемах используются другие пьезоэлектрические материалы, включая поликристаллическую керамику.

Кварцевый осциллятор основан на небольшом изменении формы кристалла кварца под действием электрического поля - свойства, известного как электрострикция или обратное пьезоэлектричество . Напряжение, приложенное к электроду на кристалле, заставляет его изменять форму; когда напряжение снимается, кристалл генерирует небольшое напряжение, когда он упруго возвращается к своей исходной форме. Кварц колеблется на стабильной резонансной частоте, ведя себя как цепь RLC , но с гораздо более высокой добротностью.(меньше потерь энергии на каждом цикле колебаний). После того, как кристалл кварца настроен на определенную частоту (на которую влияет масса электродов, прикрепленных к кристаллу, ориентация кристалла, температура и другие факторы), он поддерживает эту частоту с высокой стабильностью. [4]

Кристаллы кварца изготавливаются для частот от нескольких десятков килогерц до сотен мегагерц. Ежегодно производится более двух миллиардов кристаллов. [ необходима цитата ] Большинство из них используется для потребительских устройств, таких как наручные часы , часы , радио , компьютеры и мобильные телефоны . Однако в приложениях, где требуются малые размеры и вес, кристаллы можно заменить объемными тонкопленочными акустическими резонаторами, особенно если требуется высокочастотный (более примерно 1,5 ГГц) резонанс. Кристаллы кварца также находятся внутри испытательного и измерительного оборудования, такого как счетчики, генераторы сигналов., и осциллографы .

Терминология [ править ]

Кварцевый резонатор (слева) и кварцевый генератор (справа)

Кварцевый генератор - это схема электронного генератора , в которой в качестве элемента, определяющего частоту, используется пьезоэлектрический резонатор, кристалл. Кристалл - это общий термин, используемый в электронике для определения частотного компонента, пластины из кристалла кварца или керамики с подключенными к ней электродами. Более точное название - пьезоэлектрический резонатор . Кристаллы также используются в других типах электронных схем, таких как кварцевые фильтры .

Пьезоэлектрические резонаторы продаются как отдельные компоненты для использования в схемах кварцевых генераторов. Пример показан на картинке. Их также часто объединяют в один корпус со схемой кварцевого генератора, показанной справа.

История [ править ]

Кварцевые генераторы 100 кГц в Национальном бюро стандартов США, которые служили стандартом частоты для США в 1929 году.
Очень ранние кристаллы Bell Labs из международной коллекции Vectron

Пьезоэлектричество было открыто Жаком и Пьером Кюри в 1880 году. Поль Ланжевен первым исследовал кварцевые резонаторы для использования в гидролокаторах во время Первой мировой войны. Первый кварцевый генератор , использующий кристалл соли Рошеля , был построен в 1917 году и запатентован [5] в 1918 - Александр М. Николсон из Bell Telephone Laboratories , хотя его приоритет оспаривался Уолтером Гайтоном Кэди . [6] Кэди построил первый кварцевый генератор в 1921 году. [7] Среди других первых изобретателей кварцевых генераторовГ. В. Пирс и Луи Эссен .

Генераторы на кварцевом кристалле были разработаны для высокостабильных эталонных частот в 1920-х и 1930-х годах. До кристаллов радиостанции контролировали свою частоту с помощью настроенных схем , которые могли легко отклоняться от частоты на 3–4 кГц. [8] Поскольку радиовещательным станциям были присвоены частоты с разницей в 10 кГц, помехи между соседними станциями из-за дрейфа частоты были обычной проблемой. [8] В 1925 году Westinghouse установила кварцевый генератор на своей флагманской станции KDKA [8], а к 1926 году кварцевые кристаллы стали использоваться для управления частотой многих радиостанций и были популярны среди радиолюбителей. [9] В 1928 году Уоррен Маррисон из Bell Telephone Laboratories разработал первыйкварцево-хрустальные часы . С точностью до 1 секунды за 30 лет (30 мс / год, или 0,95 нс / с) [7] кварцевые часы заменили точные маятниковые часы в качестве самых точных хронометров в мире до тех пор, пока в 1950-х годах не были разработаны атомные часы . Используя раннюю работу Bell Labs, AT&T в конечном итоге создала свое подразделение продуктов для контроля частоты, которое позже было выделено и известное сегодня как Vectron International. [10]

В это время ряд фирм начали производить кристаллы кварца для электронного использования. Используя методы, которые сейчас считаются примитивными, в 1939 году в Соединенных Штатах было произведено около 100 000 единиц кристаллов. Во время Второй мировой войны кристаллы изготавливались из природного кристалла кварца, практически все из Бразилии . Нехватка кристаллов во время войны, вызванная требованием точного управления частотой военных и военно-морских радиоприемников и радаров, стимулировала послевоенные исследования по выращиванию синтетического кварца, и к 1950 году в Bell Laboratories был разработан гидротермальный процесс выращивания кристаллов кварца в промышленных масштабах.. К 1970-м годам практически все кристаллы, используемые в электронике, были синтетическими.

В 1968 году Юрген Штаудте изобрел фотолитографический процесс для изготовления кварцевых генераторов, работая в North American Aviation (ныне Rockwell ), что позволило сделать их достаточно маленькими для портативных изделий, таких как часы. [11]

Хотя в кварцевых генераторах по-прежнему чаще всего используются кристаллы кварца, все большее распространение получают устройства из других материалов, например керамические резонаторы .

Режимы колебаний кристалла

Операция [ править ]

Кристалл представляет собой твердое вещество , в котором составляющие атомы , молекулы или ионы упакованы в регулярно упорядоченным, повторяющийся узор , простирающейся во всех трех пространственных измерений.

Практически любой объект, сделанный из эластичного материала, можно использовать как кристалл с соответствующими преобразователями , поскольку все объекты имеют собственные резонансные частоты вибрации . Например, сталь очень эластична и имеет высокую скорость звука. Он часто использовался в механических фильтрах до кварца. Резонансная частота зависит от размера, формы, эластичности и скорости звука в материале. Высокочастотные кристаллы обычно имеют форму простого прямоугольника или круглого диска. Низкочастотные кристаллы, такие как те, что используются в цифровых часах, обычно имеют форму камертона.. Для приложений, не требующих очень точной синхронизации, вместо кварцевого кристалла часто используется недорогой керамический резонатор .

Когда кристалл кварца правильно вырезан и установлен, его можно заставить искажаться в электрическом поле , прикладывая напряжение к электроду рядом с кристаллом или на нем. Это свойство известно как электрострикция или обратное пьезоэлектричество. Когда поле снимается, кварц генерирует электрическое поле, возвращаясь к своей прежней форме, и это может генерировать напряжение. В результате кристалл кварца ведет себя как цепь RLC , состоящая из катушки индуктивности , конденсатора и резистора , с точной резонансной частотой.

Кварц имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что его упругие постоянные и размер изменяются таким образом, что частотная зависимость от температуры может быть очень низкой. Конкретные характеристики зависят от режима вибрации и угла, под которым кварц разрезается (относительно его кристаллографических осей). [12] Таким образом, резонансная частота пластины, которая зависит от ее размера, не сильно меняется. Это означает, что кварцевые часы, фильтр или генератор остаются точными. Для критических применений кварцевый генератор устанавливается в контейнере с регулируемой температурой, называемом кристаллической печью , а также может быть установлен на амортизаторах для предотвращения возмущений от внешних механических колебаний.

Моделирование [ править ]

Электрическая модель [ править ]

Кристалл кварца может быть смоделирован как электрическая сеть с низким сопротивлением (серия) и высокий импеданс (параллельно) резонансными точками , расположенное близко друг к другу. Математически (с использованием преобразования Лапласа ) импеданс этой сети можно записать как:

Схематическое изображение и эквивалентная схема кварцевого кристалла в генераторе

или же

где - комплексная частота ( ), - последовательная резонансная угловая частота , - параллельная резонансная угловая частота.

Добавление емкости через кристалл приводит к уменьшению (параллельной) резонансной частоты. Добавление индуктивности к кристаллу приводит к увеличению (параллельной) резонансной частоты. Эти эффекты можно использовать для регулировки частоты колебаний кристалла. Производители кристаллов обычно режут и обрезают свои кристаллы, чтобы получить определенную резонансную частоту с известной «нагрузочной» емкостью, добавленной к кристаллу. Например, кристалл, предназначенный для нагрузки 6 пФ, имеет заданную параллельную резонансную частоту, когда через него помещается конденсатор 6,0 пФ . Без емкости нагрузки резонансная частота выше.

Режимы резонанса [ править ]

Кристалл кварца обеспечивает как последовательный, так и параллельный резонанс. Последовательный резонанс на несколько килогерц ниже параллельного. Кристаллы ниже 30 МГц обычно работают между последовательным и параллельным резонансами, что означает, что кристалл проявляет индуктивное реактивное сопротивление.при работе эта индуктивность образует параллельный резонансный контур с подключенной извне параллельной емкостью. Любая небольшая дополнительная емкость, подключенная параллельно кристаллу, снижает частоту. Более того, эффективное индуктивное сопротивление кристалла можно уменьшить, добавив конденсатор последовательно с кристаллом. Этот последний метод может обеспечить полезный метод подстройки частоты колебаний в узком диапазоне; в этом случае включение конденсатора последовательно с кристаллом увеличивает частоту колебаний. Чтобы кристалл работал на указанной частоте, электронная схема должна быть точно такой, как указано изготовителем кристалла. Обратите внимание, что эти моменты подразумевают тонкость в отношении кварцевых генераторов в этом диапазоне частот:кристалл обычно не колеблется точно ни на одной из своих резонансных частот.

Кристаллы выше 30 МГц (до> 200 МГц) обычно работают при последовательном резонансе, при котором полное сопротивление оказывается минимальным и равным последовательному сопротивлению. Для этих кристаллов указано последовательное сопротивление (<100 Ом) вместо параллельной емкости. Чтобы достичь более высоких частот, кристалл можно заставить колебаться в одной из своих обертонных мод, которые возникают почти в несколько раз больше основной резонансной частоты. Используются только обертоны с нечетными номерами. Такой кристалл называется кристаллом 3-го, 5-го или даже 7-го обертона. Для этого в схему генератора обычно входят дополнительные LC-схемы для выбора желаемого обертона.

Температурные эффекты [ править ]

Частотная характеристика кристалла зависит от формы или «огранки» кристалла. Кристалл камертона обычно разрезают так, чтобы его частотная зависимость от температуры была квадратичной с максимумом около 25 ° C. [ необходима цитата ] Это означает, что камертонный кварцевый генератор резонирует близко к своей целевой частоте при комнатной температуре, но замедляется, когда температура либо повышается, либо понижается от комнатной. Общий параболический коэффициент для кристалла камертона 32 кГц составляет -0,04 ppm / ° C 2 : [ необходима цитата ]

В реальном приложении это означает, что часы, построенные с использованием обычного камертонного кристалла с частотой 32 кГц, хорошо показывают время при комнатной температуре, но теряют 2 минуты в год при температуре на 10 ° C выше или ниже комнатной и теряют 8 минут в год при 20 ° C. ° C выше или ниже комнатной температуры из-за кристалла кварца.

Цепи кварцевого генератора [ править ]

Кристалл, используемый в радиоуправляемом оборудовании для выбора частоты.
Внутри современного модуля кварцевого генератора в корпусе DIP, который включает керамическое основание печатной платы, генератор, микросхему делителя (/ 8), байпасный конденсатор и кристалл среза AT. [13]

Схема кварцевого генератора поддерживает колебания, принимая сигнал напряжения от кварцевого резонатора , усиливая его и возвращая обратно в резонатор. Скорость расширения и сжатия кварца является резонансной частотой и определяется огранкой и размером кристалла. Когда энергия генерируемых выходных частот совпадает с потерями в цепи, колебания могут поддерживаться.

Кристалл генератора состоит из двух электропроводящих пластин, между которыми помещен кусок или камертон из кристалла кварца. Во время запуска схема управления помещает кристалл в неустойчивое равновесие , и из-за положительной обратной связи в системе любая крошечная доля шумаусиливается, увеличивая колебания. Кристаллический резонатор также можно рассматривать как высокочастотно-избирательный фильтр в этой системе: он пропускает только очень узкую поддиапазон частот вокруг резонансной, ослабляя все остальное. В конце концов, активна только резонансная частота. Когда генератор усиливает сигналы, выходящие из кристалла, сигналы в полосе частот кристалла становятся сильнее, в конечном итоге доминируя на выходе генератора. Узкая полоса резонанса кристалла кварца отфильтровывает все нежелательные частоты.

Выходная частота кварцевого генератора может быть либо частотой основного резонанса, либо кратной этому резонансу, называемой частотой гармоники . Гармоники - это точное целое число, кратное основной частоте. Но, как и многие другие механические резонаторы, кристаллы демонстрируют несколько режимов колебаний, обычно с примерно нечетными целыми кратными основной частоты. Их называют «обертонными модами», и схемы генератора могут быть разработаны для их возбуждения. Обертонные моды находятся на частотах, которые являются приблизительными, но не точными нечетными целыми кратными частотам основной моды, и поэтому частоты обертона не являются точными гармониками основной моды.

Высокочастотные кристаллы часто предназначены для работы на третьем, пятом или седьмом обертоне. Производители сталкиваются с трудностями при производстве кристаллов, достаточно тонких для получения основных частот выше 30 МГц. Для получения более высоких частот производители создают кристаллы обертона, настроенные так, чтобы 3-й, 5-й или 7-й обертон были настроены на желаемую частоту, потому что они толще и, следовательно, их легче изготовить, чем основной кристалл, который будет производить ту же частоту, хотя и возбуждает желаемый обертон. частота требует немного более сложной схемы генератора. [14] [15] [16] [17] [18]Схема кварцевого генератора на основной частоте проще и эффективнее, а также имеет большую тяговую способность, чем схема третьего обертона. В зависимости от производителя, максимальная доступная основная частота может составлять от 25 МГц до 66 МГц. [19] [20]

Внутренности кристалла кварца.

Основная причина широкого использования кварцевых генераторов - их высокая добротность . Типичное значение добротности кварцевого генератора колеблется от 10 4 до 10 6 , по сравнению, возможно, с 10 2 для генератора LC . Максимальное значение Q для кварцевого генератора с высокой стабильностью можно оценить как Q = 1,6 · 10 7 / f , где f - резонансная частота в мегагерцах. [21] [22]

Одной из наиболее важных характеристик кварцевых генераторов является то, что они обладают очень низким фазовым шумом . Во многих осцилляторах любая спектральная энергия на резонансной частоте усиливается осциллятором, что приводит к сбору тонов на разных фазах. В кварцевом генераторе кристалл в основном колеблется по одной оси, поэтому преобладает только одна фаза. Это свойство низкого фазового шума делает их особенно полезными в телекоммуникациях, где требуются стабильные сигналы, и в научном оборудовании, где необходимы очень точные привязки времени.

Изменения температуры, влажности, давления и вибрации в окружающей среде могут изменить резонансную частоту кристалла кварца, но есть несколько конструкций, которые уменьшают это воздействие окружающей среды. К ним относятся TCXO, MCXO и OCXO , которые определены ниже . Эти конструкции, особенно OCXO, часто производят устройства с превосходной кратковременной стабильностью. Ограничения краткосрочной стабильности в основном связаны с шумами электронных компонентов в схемах генератора. Долговременная стабильность ограничивается старением кристалла.

Из - за старения и факторы окружающей среды (например, температура и вибрации), то трудно держать даже лучшие кварцевые генераторы в течение одной части в 10 10 от их номинальной частоты без постоянной регулировки. По этой причине атомные генераторы используются в приложениях, требующих большей долговременной стабильности и точности.

Паразитные частоты [ править ]

Кристалл 25 МГц с паразитным откликом

Для кристаллов, работающих в последовательном резонансе или выведенных из основного режима за счет включения последовательной катушки индуктивности или конденсатора, могут наблюдаться значительные (и зависящие от температуры) ложные отклики. Хотя большинство паразитных мод обычно на несколько десятков килогерц выше желаемого последовательного резонанса, их температурный коэффициент отличается от основного режима, и паразитный отклик может проходить через основной режим при определенных температурах. Даже если последовательное сопротивление в паразитных резонансах оказывается выше, чем сопротивление на желаемой частоте, быстрое изменение последовательного сопротивления основной моды может происходить при определенных температурах, когда две частоты совпадают. Следствием этих спадов активности является то, что генератор может блокироваться на ложной частоте при определенных температурах.Обычно это сводится к минимуму, гарантируя, что поддерживающая схема имеет недостаточное усиление для активации нежелательных режимов.

Паразитные частоты также возникают при вибрации кристалла. Это в небольшой степени модулирует резонансную частоту на частоту колебаний. Кристаллы SC-среза предназначены для минимизации частотного эффекта монтажного напряжения и, следовательно, менее чувствительны к вибрации. Эффекты ускорения, включая гравитацию, также уменьшаются с помощью кристаллов SC-среза, как и изменение частоты со временем из-за длительного изменения монтажного напряжения. У кристаллов режима сдвига SC-среза есть недостатки, такие как необходимость в поддерживающем генераторе для различения других тесно связанных нежелательных мод и повышенное изменение частоты из-за температуры при воздействии на полный диапазон окружающей среды. Кристаллы SC-среза являются наиболее предпочтительными, если возможен контроль температуры при их температуре нулевого температурного коэффициента (оборота),в этих условиях общая стабильность работы блоков премиум-класса может приблизиться к стабильности рубидиевых стандартов частоты.

Обычно используемые частоты кристалла [ править ]

Основная статья: Частоты кварцевого генератора

Кристаллы могут быть изготовлены для генерации в широком диапазоне частот, от нескольких килогерц до нескольких сотен мегагерц. Многие приложения требуют, чтобы частота кварцевого генератора была удобно связана с какой-то другой желаемой частотой, поэтому сотни стандартных кварцевых частот производятся в больших количествах и хранятся на складе дистрибьюторов электроники. Например, кристаллы 3,579545 МГц, которые производятся в больших количествах для цветных телевизионных приемников NTSC , также популярны во многих нетелевизионных приложениях. Использование делителей частоты , частотные умножители и ФАПЧЕМ схему, это практично , чтобы получить широкий диапазон частот от одной опорной частоты.

Кристаллические структуры и материалы [ править ]

Кварц [ править ]

Общие типы упаковки для изделий из кристалла кварца
Кластер кристаллов природного кварца
Синтетический кристалл кварца, выращенный гидротермальным синтезом , длиной около 19 см и весом около 127 г.
Кристалл камертона, используемый в современных кварцевых часах
Простой кристалл кварца
Внутренняя конструкция современного высокопроизводительного кварцевого кристалла в корпусе HC-49
Кристаллы изгиба и сдвига по толщине

Самый распространенный материал для кристаллов осцилляторов - кварц . В начале технологии использовались кристаллы природного кварца, но теперь преобладает синтетический кристаллический кварц, выращенный путем гидротермального синтеза из-за более высокой чистоты, более низкой стоимости и более удобного обращения. Одно из немногих оставшихся применений природных кристаллов - это датчики давления в глубоких скважинах. Во время Второй мировой войны и некоторое время после нее природный кварц считался США стратегическим материалом . Крупные кристаллы были импортированы из Бразилии. Сырой «ласкас», исходный кварц для гидротермального синтеза, импортируется в США или добывается на месте компанией Coleman Quartz. Средняя стоимость выращенного синтетического кварца в 1994 году составляла 60 долларов США./кг. [23]

Типы [ править ]

Существуют два типа кристаллов кварца: левый и правый. Они отличаются оптическим вращением, но идентичны по другим физическим свойствам. Как левый, так и правый кристаллы можно использовать для генераторов, если угол среза правильный. В производстве обычно используется правый кварц. [24] Тетраэдры SiO 4 образуют параллельные спирали; направление закручивания спирали определяет левую или правую ориентацию. Спирали выровнены по оси z и объединены, разделяя атомы. Масса спиралей образует сетку из малых и больших каналов, параллельных оси z. Большие достаточно велики, чтобы обеспечить некоторую подвижность более мелких ионов и молекул через кристалл. [25]

Кварц существует в нескольких фазах. При 573 ° C при 1 атмосфере (и при более высоких температурах и более высоких давлениях) α-кварц претерпевает кварцевую инверсию , обратимо превращаясь в β-кварц. Однако обратный процесс не является полностью однородным, и происходит двойникование кристаллов . Во время производства и обработки необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать фазового превращения. Другие фазы, например, более высокотемпературные фазы тридимита и кристобалита , не имеют значения для осцилляторов. Все кристаллы кварцевого генератора относятся к типу α-кварца.

Качество [ править ]

Инфракрасная спектрофотометрия используется как один из методов измерения качества выращенных кристаллов. Обычно используются волновые числа 3585, 3500 и 3410 см -1 . Измеренное значение на основе полос поглощения из радикала ОН и ИК - значение Q вычисляется. Кристаллы электронного качества, класс C, имеют добротность 1,8 миллиона или выше; кристаллы премиального класса B имеют Q = 2,2 миллиона, а кристаллы специального премиального класса A имеют Q = 3,0 миллиона. Значение Q рассчитывается только для области z; кристаллы, содержащие другие области, могут быть повреждены. Другой показатель качества - плотность каналов травления; когда кристалл травится, по линейным дефектам создаются трубчатые каналы. Для обработки, включающей травление, например кристаллов камертона наручных часов, желательна низкая плотность каналов травления. Плотность каналов травления для развернутого кварца составляет порядка 10–100, а для неочищенного кварца значительно больше. Наличие каналов травления и ямок травления ухудшает добротность резонатора и вносит нелинейности. [26]

Производство [ править ]

Смотрите также: Рост кристаллов

Кристаллы кварца можно выращивать для определенных целей.

Кристаллы для АТ-среза являются наиболее распространенными в массовом производстве материалов для генераторов; форма и размеры оптимизированы для обеспечения высокого выхода требуемых пластин . Кристаллы кварца высокой чистоты выращиваются с особо низким содержанием алюминия, щелочного металла и других примесей и минимальными дефектами; малое количество щелочных металлов обеспечивает повышенную стойкость к ионизирующему излучению. Кристаллы для наручных часов, для резки кристаллов камертона 32768 Гц, выращены с очень низкой плотностью каналов травления.

Кристаллы для устройств на ПАВ выращиваются плоскими, с большой затравкой X-размера с низкой плотностью каналов травления.

Специальные кристаллы с высокой добротностью для использования в высокостабильных генераторах выращиваются с постоянной низкой скоростью и имеют постоянное низкое поглощение инфракрасного излучения по всей оси Z. Кристаллы можно выращивать в виде Y-стержня, с затравочным кристаллом в форме стержня, вытянутого вдоль оси Y, или как Z-пластину, выращиваемую из затравки пластины с длиной в направлении оси Y и шириной по оси X. [24] Область вокруг затравочного кристалла содержит большое количество кристаллических дефектов и не должна использоваться для пластин.

Кристаллы растут анизотропно ; рост по оси Z до 3 раз быстрее, чем по оси X. Направление и скорость роста также влияют на скорость поглощения примесей. [27] Кристаллы Y-образной формы или кристаллы Z-пластины с длинной осью Y имеют четыре области роста, обычно называемые + X, −X, Z и S. [28] Распределение примесей во время роста неравномерно; разные зоны роста содержат разные уровни загрязняющих веществ. Области Z являются самыми чистыми, небольшие иногда присутствующие области S менее чисты, область + X еще менее чистая, а область -X имеет самый высокий уровень примесей. Примеси отрицательно влияют на радиационную стойкость , склонность к двойникованию., потери на фильтре и долгосрочную и краткосрочную стабильность кристаллов. [29] Семена разного среза в разной ориентации могут обеспечивать другие виды регионов роста. [30] Скорость роста в направлении -X самая низкая из-за эффекта адсорбции молекул воды на поверхности кристалла; примеси алюминия подавляют рост в двух других направлениях. Содержание алюминия самое низкое в Z-области, больше - в + X, еще больше - в -X и самое высокое - в S; размер S-областей также увеличивается с увеличением количества присутствующего алюминия. Содержание водорода самое низкое в области Z, выше в области + X, еще выше в области S и самое высокое в -X. [31]Включения алюминия превращаются в центры окраски под действием гамма-излучения, вызывая потемнение кристалла пропорционально дозе и уровню примесей; наличие областей с разной темнотой указывает на разные области роста.

Доминирующим типом дефекта концерна в кристаллах кварца является замещение Al (III) для Si (IV) атома в кристаллической решетке . Ион алюминия имеет связанный с ним компенсатор межузельного заряда, присутствующий поблизости, который может быть ионом H + (присоединенным к соседнему кислороду и образующим гидроксильную группу , называемым дефектом Al-OH), ионом Li +, ионом Na +, ионом K + ( реже), или электронная дыркав ловушке на ближайшей орбитали атома кислорода. Состав ростового раствора, независимо от того, основан ли он на щелочных соединениях лития или натрия, определяет ионы, компенсирующие заряд дефектов алюминия. Ионные примеси вызывают беспокойство, поскольку они не связаны прочно и могут мигрировать через кристалл, изменяя локальную упругость решетки и резонансную частоту кристалла. К другим распространенным примесям, вызывающим беспокойство, относятся, например, железо (III) (межузельный), фтор, бор (III), фосфор (V) (замещение), титан (IV) (замещение, повсеместно присутствует в магматическом кварце, реже в гидротермальном кварце) и германий (IV) (замещение). Натрий и железо ионы могут вызывать включения из acnite и elemeusiteкристаллы. Включения воды могут присутствовать в быстрорастущих кристаллах; Вблизи затравки кристалла в большом количестве присутствуют межузельные молекулы воды. Еще один важный дефект - это водородсодержащий дефект роста, когда вместо структуры Si-O-Si образуется пара групп Si-OH, HO-Si; по существу гидролизованная связь. Быстрорастущие кристаллы содержат больше водородных дефектов, чем медленно растущие. Эти дефекты роста служат источником ионов водорода для радиационно-индуцированных процессов и образуют дефекты Al-OH. Примеси германия стремятся улавливать электроны, образовавшиеся во время облучения; катионы щелочного металла затем мигрируют к отрицательно заряженному центру и образуют стабилизирующий комплекс. Также могут присутствовать дефекты матрицы; кислородные вакансии, кремниевые вакансии (обычно компенсируемые 4 атомами водорода или 3 атомами водорода и дыркой), пероксигруппы и т. д.Некоторые из дефектов создают локализованные уровни в запрещенной зоне, служащие ловушками заряда; Al (III) и B (III) обычно служат ловушками для дырок, а электронные вакансии, атомы титана, германия и фосфора служат ловушками для электронов. Захваченные носители заряда могут быть освобождены путем нагревания; их рекомбинация является причинойтермолюминесценция .

Подвижность межузельных ионов сильно зависит от температуры. Ионы водорода подвижны до 10 К, но ионы щелочных металлов становятся подвижными только при температурах около и выше 200 К. Дефекты гидроксила могут быть измерены с помощью спектроскопии в ближнем инфракрасном диапазоне. Захваченные дырки можно измерить с помощью электронного спинового резонанса . Дефекты Al-Na + проявляются в виде пика акустических потерь из-за их движения под действием напряжения; дефекты Al-Li + не образуют потенциальной ямы, поэтому не обнаруживаются таким образом. [32] Некоторые радиационные дефекты во время термического отжига вызывают термолюминесценцию ; можно выделить дефекты, относящиеся к алюминию, титану и германию. [33]

Кристаллы с разверткой - это кристаллы, прошедшие твердотельную электродиффузионную очистку. Подметание включает нагрев кристалла до температуры выше 500 ° C в атмосфере, свободной от водорода, с градиентом напряжения не менее 1 кВ / см в течение нескольких часов (обычно более 12). Миграция примесей и постепенное замещение ионов щелочных металлов водородом (при их перемещении в воздухе) или электронными дырками (при перемещении в вакууме) вызывает слабый электрический ток через кристалл; спад этого тока до постоянного значения сигнализирует об окончании процесса. Затем кристаллу дают остыть, пока сохраняется электрическое поле. Примеси концентрируются в катодной области кристалла, которую затем отсекают и выбрасывают. [34]Стреловидные кристаллы обладают повышенной устойчивостью к радиации, так как дозовые эффекты зависят от уровня примесей щелочных металлов; они подходят для использования в устройствах, подверженных ионизирующему излучению, например, для ядерной и космической техники. [35] Подметание в вакууме при более высоких температурах и более высокой напряженности поля дает еще более радиационно стойкие кристаллы. [36] Уровень и характер примесей можно измерить с помощью инфракрасной спектроскопии. [37]Кварц может перемещаться как в фазе α, так и в фазе β; развертка в β-фазе происходит быстрее, но фазовый переход может вызвать двойникование. Двойникование можно смягчить, подвергая кристалл сжимающему напряжению в направлении X или электрическому полю переменного или постоянного тока вдоль оси X, пока кристалл охлаждается в температурной области фазового превращения. [36]

Подметание также можно использовать для введения в кристалл примесей одного типа. Кристаллы лития, натрия и водорода используются, например, для изучения поведения кварца.

Очень маленькие кристаллы для высоких частот основной моды могут быть изготовлены с помощью фотолитографии. [26]

Кристаллы можно настроить на точную частоту с помощью лазерной обрезки . Техника, используемая в мире любительского радио для небольшого уменьшения частоты кристалла, может быть достигнута путем воздействия на кристаллы с серебряными электродами паров йода , которые вызывают небольшое увеличение массы на поверхности за счет образования тонкого слоя йодида серебра ; однако такие кристаллы имели проблематичную долговременную стабильность. Другой обычно используемый метод - это электрохимическое увеличение или уменьшение толщины серебряного электрода путем погружения резонатора в лазурит, растворенный в воде, лимонной кислоте в воде или воде с солью, и использование резонатора в качестве одного электрода и небольшого серебряного электрода в качестве другого. .

Выбирая направление тока, можно увеличивать или уменьшать массу электродов. Подробности опубликованы в журнале «Радио» (3/1978) на сайте UB5LEV.

Не рекомендуется повышать частоту путем соскабливания электродов, поскольку это может повредить кристалл и снизить его добротность . Подстроечные конденсаторы можно также использовать для регулировки частоты контура генератора.

Другие материалы [ править ]

Помимо кварца, можно использовать другие пьезоэлектрические материалы . К ним относятся монокристаллы танталат литий , ниобат литий , лития борат , берлинит , арсенид галлий , лития тетраборат , фосфат алюминий , висмут оксид германий , поликристаллический титанат цирконий керамик, высокоглиноземистые керамики, кремний - оксид цинк композит или тартрат калий . [38] [39]Некоторые материалы могут быть более подходящими для конкретных приложений. Кристалл генератора также может быть изготовлен путем нанесения материала резонатора на поверхность кремниевого кристалла. [40] Кристаллы фосфата галлия , лангасита , ланганита и лангатата примерно в 10 раз более подвижны, чем соответствующие кристаллы кварца, и используются в некоторых генераторах VCXO. [41]

Стабильность [ править ]

Стабильность частоты определяется величиной Q кристалла . Она обратно пропорциональна частоте и константе, зависящей от конкретного разреза. Другими факторами, влияющими на Q, являются используемый обертон, температура, уровень возбуждения кристалла, качество отделки поверхности, механические нагрузки, налагаемые на кристалл при соединении и установке, геометрия кристалла и прикрепленных электродов, чистота материала и дефекты кристалла, тип и давление газа в камере, мешающие моды, наличие и поглощенная доза ионизирующего и нейтронного излучения.

Температура [ править ]

Температура влияет на рабочую частоту; Используются различные формы компенсации, от аналоговой компенсации (TCXO) и компенсации микроконтроллера (MCXO) до стабилизации температуры с помощью кристаллической печи (OCXO). Кристаллы обладают температурным гистерезисом.; частота при данной температуре, достигаемая за счет повышения температуры, не равна частоте при той же температуре, достигаемой за счет снижения температуры. Температурная чувствительность зависит в первую очередь от разреза; резы с температурной компенсацией выбраны так, чтобы минимизировать частотно-температурную зависимость. Возможны специальные разрезы с линейными температурными характеристиками; срез LC используется в кварцевых термометрах. Другими влияющими факторами являются используемый обертон, крепление и электроды, примеси в кристалле, механическая деформация, геометрия кристалла, скорость изменения температуры, термическая предыстория (из-за гистерезиса), ионизирующее излучение и уровень возбуждения.

Кристаллы, как правило, страдают аномалиями в характеристиках частоты / температуры и сопротивления / температуры, известных как провалы активности. Это небольшие колебания сопротивления в сторону понижения или вверх, локализованные при определенных температурах, причем их температурное положение зависит от номинала нагрузочных конденсаторов.

Механическое напряжение [ править ]

На частоту также влияют механические напряжения. Напряжения могут быть вызваны установкой, соединением и наложением электродов, дифференциальным тепловым расширением крепления, электродов и самого кристалла, дифференциальными термическими напряжениями при наличии температурного градиента, расширением или сжатием соединения. материалов во время отверждения, давлением воздуха, которое передается давлению окружающей среды внутри кристаллической оболочки, напряжениями самой кристаллической решетки (неравномерный рост, примеси, дислокации), дефектами поверхности и повреждениями, вызванными во время производства, а также действие силы тяжести на массу кристалла; поэтому на частоту может влиять положение кристалла. Другими факторами, вызывающими динамическое напряжение, являются удары, вибрации и акустический шум.Некоторые порезы менее чувствительны к нагрузкам; разрез SC (с компенсацией напряжения) является примером. Изменения атмосферного давления также могут привести к деформации корпуса, влияя на частоту за счет изменения паразитных емкостей.

Атмосферная влажность влияет на свойства теплопередачи воздуха и может изменять электрические свойства пластмасс за счет диффузии молекул воды в их структуру, изменяя диэлектрические постоянные и электрическую проводимость . [42]

Другими факторами, влияющими на частоту, являются напряжение источника питания, импеданс нагрузки, магнитные поля, электрические поля (в случае чувствительных к ним порезов, например, порезов SC), наличие и поглощенная доза γ-частиц и ионизирующего излучения, а также возраст кристалла.

Старение [ править ]

Кристаллы претерпевают медленное постепенное изменение частоты со временем, известное как старение. Здесь задействовано много механизмов. Крепление и контакты могут подвергаться снятию внутренних напряжений. Молекулы загрязнения либо из остаточной атмосферы, выделенные из кристалла, электродов или упаковочного материала, либо внесенные во время герметизации корпуса, могут адсорбироваться на поверхности кристалла, изменяя его массу; этот эффект используется в микровесах на кристалле кварца.. Состав кристалла можно постепенно изменять за счет выделения газа, диффузии атомов примесей или миграции от электродов, либо решетка может быть повреждена излучением. Медленные химические реакции могут происходить на кристалле или внутри него, либо на внутренних поверхностях корпуса. Материал электрода, например хром или алюминий, может реагировать с кристаллом, создавая слои оксида металла и кремния; эти слои интерфейса могут претерпевать изменения во времени. Давление в корпусе может измениться из-за изменения атмосферного давления, температуры, утечек или выделения газа из материалов внутри. Факторами, не относящимися к самому кристаллу, являются, например, старение схемы генератора (и, например, изменение емкостей) и дрейф параметров печи кристалла. Состав внешней атмосферы также может влиять на старение; водородможет диффундировать через никелевый корпус. Гелий может вызвать аналогичные проблемы, когда он диффундирует через стеклянные корпуса, соответствующие стандартам рубидия . [43]

Золото - предпочтительный электродный материал для низковольтных резонаторов; его адгезия к кварцу достаточно сильная, чтобы поддерживать контакт даже при сильных механических ударах, но достаточно слабая, чтобы не выдерживать значительных градиентов деформации (в отличие от хрома, алюминия и никеля). Золото также не образует оксидов; он адсорбирует органические загрязнения из воздуха, но их легко удалить. Однако только золото может расслаиваться; поэтому иногда используется слой хрома для улучшения прочности связывания. Серебро и алюминий часто используются в качестве электродов; однако оба образуют оксидные слои со временем, что увеличивает массу кристалла и снижает частоту. Серебро можно пассивировать воздействием паров йода , образуя слой йодида серебра.. Алюминий окисляется легко, но медленно, пока не будет достигнута толщина около 5 нм; повышенная температура при искусственном старении существенно не увеличивает скорость образования оксида; толстый оксидный слой может быть сформирован во время производства путем анодирования . [44] Воздействие паров йода на посеребренный кристалл также можно использовать в любительских условиях для небольшого понижения частоты кристалла; частоту можно также увеличить, соскребая части электродов, но это несет в себе риск повреждения кристалла и потери добротности.

Смещение постоянного напряжения между электродами может ускорить начальное старение, вероятно, за счет индуцированной диффузии примесей через кристалл. Размещение конденсатора последовательно с кристаллом и параллельного резистора в несколько мегаом может минимизировать такие напряжения.

Механическое повреждение [ править ]

Кристаллы чувствительны к ударам . Механическое напряжение вызывает кратковременное изменение частоты генератора из-за чувствительности кристалла к напряжению и может привести к постоянному изменению частоты из-за вызванных ударом изменений монтажных и внутренних напряжений (если пределы упругости механического частей), десорбция загрязнений с поверхностей кристалла или изменение параметров схемы генератора. Удары большой силы могут оторвать кристаллы от их опор (особенно в случае больших низкочастотных кристаллов, подвешенных на тонких проволоках) или вызвать растрескивание кристалла. Кристаллы без дефектов поверхности обладают высокой ударопрочностью; химическая полировка может дать кристаллы, способные выдержать десятки тысяч g .[45]

Колебания частоты [ править ]

Кристаллы также страдают от незначительных кратковременных колебаний частоты. Основными причинами такого шума являются, например, тепловой шум (который ограничивает минимальный уровень шума), рассеяние фононов (под влиянием дефектов решетки), адсорбция / десорбция молекул на поверхности кристалла, шум контуров генератора, механические удары и вибрации, ускорение и изменение ориентации, колебания температуры и снятие механических напряжений. Краткосрочная стабильность измеряется четырьмя основными параметрами: дисперсией Аллана.(наиболее распространенный, указанный в технических характеристиках генераторов), фазовый шум, спектральная плотность отклонений фазы и спектральная плотность относительных отклонений частоты. Эффекты ускорения и вибрации имеют тенденцию преобладать над другими источниками шума; Устройства с поверхностной акустической волной обычно более чувствительны, чем устройства с объемной акустической волной (BAW), а разрезы с компенсацией напряжений еще менее чувствительны. Относительная ориентация вектора ускорения по отношению к кристаллу существенно влияет на чувствительность кристалла к вибрации. Для высокостабильных кристаллов могут использоваться механические виброизоляционные опоры.

Фазовый шум играет важную роль в системах синтеза частот, использующих умножение частоты; умножение частоты на N увеличивает мощность фазового шума на N 2 . Умножение частоты в 10 раз увеличивает величину фазовой ошибки в 10 раз. Это может иметь катастрофические последствия для систем, использующих технологии PLL или FSK .

Радиационные повреждения [ править ]

Кристаллы несколько чувствительны к радиационным повреждениям . Природный кварц намного более чувствителен, чем искусственно выращенные кристаллы, и чувствительность можно дополнительно снизить, развернув кристалл - нагревая кристалл до температуры не менее 400 ° C в атмосфере без водорода в электрическом поле не менее 500 В / см в течение минимум 12 часов. Такие развернутые кристаллы очень слабо реагируют на устойчивое ионизирующее излучение. Некоторые атомы Si (IV) заменены на примеси Al (III) , каждый из которых имеет компенсирующий Li + или Na +катион поблизости. Ионизация производит электронно-дырочные пары; дырки захватываются решеткой около атома Al, образующиеся атомы Li и Na слабо захватываются вдоль оси Z; тогда изменение решетки вблизи атома Al и соответствующей упругой постоянной вызывает соответствующее изменение частоты. Подметание удаляет ионы Li + и Na + из решетки, уменьшая этот эффект. Сайт Al 3+ также может захватывать атомы водорода. Все кристаллы имеют кратковременный отрицательный сдвиг частоты после воздействия рентгеновского излучения.пульс; затем частота постепенно возвращается назад; естественный кварц достигает стабильной частоты через 10–1000 секунд, с отрицательным смещением частоты до облучения, искусственные кристаллы возвращаются к частоте немного ниже или выше, чем до облучения, развернутые кристаллы отжигаются практически до исходной частоты. Отжиг происходит быстрее при более высоких температурах. Подметание в вакууме при более высоких температурах и напряженности поля может еще больше снизить реакцию кристалла на импульсы рентгеновского излучения. [36]Последовательное сопротивление кристаллов без развертки увеличивается после дозы рентгеновского излучения и отжигается до несколько более высокого значения для природного кварца (требующего соответствующего запаса усиления в цепи) и обратно до значения до облучения для синтетических кристаллов. Последовательное сопротивление развернутых кристаллов не изменяется. Увеличение последовательного сопротивления ухудшает Q; слишком большое увеличение может остановить колебания. Нейтронное излучение вызывает изменение частоты, вводя дислокации в решетку, выбивая атомы, один быстрый нейтрон может вызвать множество дефектов; частота среза SC и AT возрастает примерно линейно с поглощенной дозой нейтронов, в то время как частота срезов BT уменьшается. [46]Нейтроны также изменяют температурно-частотные характеристики. Изменение частоты при низких дозах ионизирующего излучения пропорционально выше, чем при более высоких дозах. Излучение высокой интенсивности может остановить генератор, вызывая фотопроводимость в кристалле и транзисторах; с развернутым кристаллом и правильно спроектированной схемой колебания могут возобновиться в течение 15 микросекунд после всплеска излучения. Кристаллы кварца с высоким содержанием примесей щелочных металлов теряют Q при облучении; На добротность развернутых искусственных кристаллов это не влияет. Облучение более высокими дозами (более 10 5рад) снижает чувствительность к последующим дозам. Очень низкие дозы облучения (ниже 300 рад) имеют непропорционально больший эффект, но эта нелинейность насыщается при более высоких дозах. При очень высоких дозах радиационный отклик кристалла также насыщается из-за конечного числа примесных узлов, на которые можно воздействовать. [35]

Магнитные поля мало влияют на сам кристалл, так как кварц диамагнитен ; Однако в цепях могут индуцироваться вихревые токи или переменное напряжение, и это может повлиять на магнитные части монтажа и корпуса.

После включения кристаллам требуется от нескольких секунд до минут, чтобы «нагреться» и стабилизировать свою частоту. OCXO с термостатом обычно требуется 3–10 минут для нагрева до достижения теплового равновесия; Генераторы без духовки стабилизируются в течение нескольких секунд, поскольку несколько милливатт, рассеиваемых в кристалле, вызывают небольшой, но заметный уровень внутреннего нагрева. [47]

Кристаллы не имеют внутренних механизмов разрушения; некоторые работали в устройствах десятилетиями. Однако отказы могут быть вызваны дефектами соединения, негерметичными корпусами, коррозией, сдвигом частоты из-за старения, разрушением кристалла из-за слишком сильного механического удара или радиационным повреждением при использовании кварца без очистки. [48] Кристаллы также могут быть повреждены перегрузкой.

Кристаллы должны управляться на соответствующем уровне привода. В то время как срезы AT имеют тенденцию быть довольно щадящими, поскольку при перегрузке ухудшаются только их электрические параметры, стабильность и характеристики старения, низкочастотные кристаллы, особенно кристаллы изгибного режима, могут разрушаться при слишком высоких уровнях возбуждения. Уровень возбуждения определяется как количество мощности, рассеиваемой кристаллом. Подходящие уровни возбуждения составляют около 5 мкВт для изгибных мод до 100 кГц, 1 мкВт для основных мод на 1–4 МГц, 0,5 мкВт для основных мод 4–20 МГц и 0,5 мкВт для обертонных мод на 20–200 МГц. [49]Слишком низкий уровень возбуждения может вызвать проблемы с запуском генератора. Низкие уровни возбуждения лучше для большей стабильности и меньшего энергопотребления генератора. Более высокие уровни возбуждения, в свою очередь, уменьшают влияние шума за счет увеличения отношения сигнал / шум . [50]

Стабильность кристаллов АТ-среза снижается с увеличением частоты. Для более точных высоких частот лучше использовать кристалл с более низкой основной частотой, работающий на обертоне.

Старение логарифмически уменьшается со временем, причем самые большие изменения происходят вскоре после изготовления. Искусственное старение кристалла путем длительного хранения при температуре от 85 до 125 ° C может повысить его долгосрочную стабильность.

Плохо спроектированная схема генератора может внезапно начать колебаться на обертоне . В 1972 году поезд во Фремонте, штат Калифорния, разбился из-за неисправного генератора. Несоответствующее значение емкостного конденсатора привело к перегрузке кристалла на плате управления, скачку до обертона и к ускорению поезда вместо замедления. [51]

Хрустальные огранки [ править ]

Пластину резонатора можно вырезать из исходного кристалла множеством различных способов. Ориентация среза влияет на характеристики старения кристалла, стабильность частоты, тепловые характеристики и другие параметры. Эти разрезы работают на объемной акустической волне (BAW); для более высоких частот используются устройства на поверхностных акустических волнах (ПАВ).

Изображение нескольких огранок кристаллов [52]

РезатьДиапазон частотРежимУглыОписание
В0,5–300 МГцсдвиг по толщине (c-мода, медленный квазисдвиг)35 ° 15 ', 0 ° (<25 МГц)
35 ° 18', 0 ° (> 10 МГц)		Наиболее распространенная огранка, разработана в 1934 году. Пластина содержит ось x кристалла и наклонена на 35 ° 15 'от оси z (оптическая). График зависимости частоты от температуры представляет собой синусоидальную кривую с точкой перегиба около 25–35 ° C. Имеет постоянную частоты 1,661 МГц⋅мм. [53] Большинство (по оценкам, более 90%) кристаллов относятся к этому варианту. [54] Используется для генераторов, работающих в более широком диапазоне температур, от 0,5 до 200 МГц; также используется в генераторах с духовым управлением. [55] Чувствительность к механическим нагрузкам, вызванным внешними силами или температурными градиентами. Кристаллы со сдвигом толщины обычно работают в основной моде на 1–30 МГц, 3-м обертоне на 30–90 МГц и 5-м обертоне на 90–150 МГц; [56]согласно другому источнику, они могут быть сделаны для работы в основном режиме на частотах до 300 МГц, хотя этот режим обычно используется только до 100 МГц [57], а согласно еще одному источнику верхний предел для основной частоты среза AT ограничен 40 МГц для заготовок малого диаметра. [53] Может быть изготовлен в виде обычного круглого диска или полоскового резонатора; последний допускает гораздо меньший размер. Толщина кварцевой заготовки составляет около (1,661 мм) / (частота в МГц), при этом частота несколько смещается при дальнейшей обработке. [58]Третий обертон примерно в 3 раза больше основной частоты; обертоны превышают эквивалентную частоту основной частоты примерно на 25 кГц на обертон. Кристаллы, предназначенные для работы в режимах обертона, должны быть специально обработаны для обеспечения плоскопараллельности и чистоты поверхности для достижения наилучших характеристик на данной частоте обертона. [49]
SC0,5–200 МГцсдвиг по толщине35 ° 15 ', 21 ° 54'Специальная резка (с компенсацией напряжения), разработанная в 1974 году, представляет собой резку с двойным вращением (35 ° 15 'и 21 ° 54') для стабилизированных термостатом генераторов с низким фазовым шумом и хорошими характеристиками старения. Менее чувствителен к механическим воздействиям. Имеет более высокую скорость прогрева, более высокую добротность, лучший фазовый шум вблизи, меньшую чувствительность к пространственной ориентации против вектора силы тяжести и меньшую чувствительность к вибрациям. [59]Его частотная постоянная составляет 1,797 МГц⋅ мм. Связанные моды хуже, чем срез АТ, сопротивление обычно выше; гораздо больше внимания требуется для преобразования между обертонами. Работает на тех же частотах, что и срез AT. Кривая частота-температура представляет собой нисходящую параболу третьего порядка с точкой перегиба при 95 ° C и гораздо более низкой температурной чувствительностью, чем разрез AT. Подходит для OCXO, например, в космических системах и системах GPS. Менее доступен, чем разрез AT, сложнее в производстве; улучшение параметров на порядок заменяется на порядок более жесткими допусками ориентации кристалла. [60]Характеристики старения в 2–3 раза лучше, чем у срезов AT. Менее чувствителен к уровню движения. Гораздо меньше спадов активности. Менее чувствителен к геометрии пластины. Требуется печь, плохо работает при температуре окружающей среды, так как частота быстро падает при более низких температурах. Имеет в несколько раз меньшую подвижную емкость, чем соответствующий разрез AT, что снижает возможность регулировки частоты кристалла с помощью подключенного конденсатора; это ограничивает использование в обычных устройствах TCXO и VCXO, а также в других приложениях, в которых частота кристалла должна регулироваться. [61] [62]Температурные коэффициенты для основной частоты отличаются от ее третьего обертона; когда кристалл приводится в действие для работы на обеих частотах одновременно, результирующая частота биений может использоваться для измерения температуры, например, в кварцевых генераторах с компенсацией микрокомпьютера. Чувствителен к электрическим полям. Чувствителен к воздушному демпфированию, поэтому для получения оптимальной добротности его необходимо упаковывать в вакууме. [44] Температурный коэффициент для b-режима составляет –25 ppm / ° C, для двойного режима от 80 до более 100 ppm / ° C. [63]
BT0,5–200 МГцсдвиг по толщине (b-мода, быстрый квази-сдвиг)-49 ° 8 ', 0 °Специальный разрез, похожий на разрез AT, за исключением того, что пластина разрезается под углом 49 ° от оси z. Работает в режиме сдвига по толщине в b-режиме (быстрый квазисдвиг). Он имеет хорошо известные и повторяемые характеристики. [64] Имеет постоянную частоту 2,536 МГц⋅мм. Имеет худшие температурные характеристики, чем разрез АТ. Из-за более высокой постоянной частоты может использоваться для кристаллов с более высокими частотами, чем срез AT, до более 50 МГц. [53]
ЭТОсдвиг по толщинеСпециальная резка представляет собой резку с двойным вращением с улучшенными характеристиками для стабилизированных в печи осцилляторов. Работает в режиме сдвига по толщине. Кривая частот-температура представляет собой нисходящую параболу третьего порядка с точкой перегиба при 78 ° C. Редко используемый. Имеет такие же характеристики и свойства, что и резка SC, больше подходит для более высоких температур.
FCсдвиг по толщинеСпециальная резка, резка с двойным вращением с улучшенными характеристиками для термостабилизированных генераторов. Работает в режиме сдвига по толщине. Кривая частота-температура представляет собой нисходящую параболу третьего порядка с точкой перегиба при 52 ° C. Редко используемый. Используется в генераторах с духовым управлением; печь можно настроить на более низкую температуру, чем для разрезов AT / IT / SC, до начала плоской части кривой температура-частота (которая также шире, чем у других разрезов); когда температура окружающей среды достигает этой области, печь выключается, и кристалл работает при температуре окружающей среды, сохраняя при этом разумную точность. Таким образом, этот разрез сочетает в себе функцию энергосбережения, обеспечивающую относительно низкую температуру печи, с разумной стабильностью при более высоких температурах окружающей среды. [65]
АКсдвиг по толщинеразрез с двойным вращением с лучшими температурно-частотными характеристиками, чем разрезы AT и BT, и с более высоким допуском к кристаллографической ориентации, чем разрезы AT, BT и SC (в 50 раз по сравнению со стандартным разрезом AT, согласно расчетам). Работает в режиме сдвига по толщине. [60]
CT300–900 кГцлицо сдвиг38 °, 0 °Кривая частота-температура представляет собой нисходящую параболу.
DT75–800 кГцлицо сдвиг−52 °, 0 °Аналогично КТ. Кривая частота-температура представляет собой нисходящую параболу. Температурный коэффициент ниже, чем у CT резки; там, где это позволяет частотный диапазон, DT предпочтительнее CT. [53]
SLторцевой−57 °, 0 °
GT0,1–3 МГцпо ширине51 ° 7 'Его температурный коэффициент между -25… + 75 ° C близок к нулю из-за эффекта компенсации между двумя режимами. [53]
В.д. , 5 ° X50–250 кГцпродольныйИмеет достаточно низкий температурный коэффициент, широко используется в кварцевых фильтрах низких частот. [53]
MT40–200 кГцпродольный
ET66 ° 30 '
FT−57 °
NT8–130 кГцдлина-ширина прогиб (изгиб)
XY , камертон3–85 кГцпрогиб по длине и ширинеДоминирующий низкочастотный кристалл, поскольку он меньше, чем другие низкочастотные разрезы, менее дорогой, имеет низкий импеданс и низкое отношение Co / C1. Основное применение - кристалл RTC на 32,768 кГц. Его второй обертон примерно в шесть раз больше основной частоты. [49]
ЧАС8–130 кГцпрогиб по длине и ширинеШироко используется для широкополосных фильтров. Температурный коэффициент линейный.
J1–12 кГцпрогиб по длине и толщинеJ-образный разрез состоит из двух соединенных вместе кварцевых пластин, выбранных для создания противофазного движения для данного электрического поля.
RTРезка с двойным вращением.
SBTCРезка с двойным вращением.
TSРезка с двойным вращением.
X 30 °Резка с двойным вращением.
LCсдвиг по толщине11,17 ° / 9,39 °Резка с двойным вращением («линейный коэффициент») с линейной температурно-частотной характеристикой; может использоваться как датчик в кристаллических термометрах. [66] Температурный коэффициент составляет 35,4 ppm / ° C. [63]
AC31 °Температурно-чувствительный, может использоваться как датчик. Одномодовый с крутыми частотно-температурными характеристиками. [67] Температурный коэффициент составляет 20 ppm / ° C. [63]
до н.э−60 °Чувствительный к температуре. [67]
NLSCЧувствительный к температуре. [67] Температурный коэффициент составляет около 14 частей на миллион / ° C. [63]
YТемпературно-чувствительный, может использоваться как датчик. Одномодовый с крутыми частотно-температурными характеристиками. [67] Плоскость пластины перпендикулярна оси Y кристалла. [68] Также называется параллельным или 30-градусным . Температурный коэффициент составляет около 90 ppm / ° C. [63]
ИксИспользуется в одном из первых кварцевых генераторов в 1921 году WG Cady и в качестве генератора 50 кГц в первых кварцевых часах Хортона и Маррисона в 1927 году. [69] Плоскость пластины перпендикулярна оси X кристалла. Также называется перпендикулярным , нормальным , Кюри , нулевым углом или ультразвуковым . [70]

Буквой T в названии разреза отмечен разрез с температурной компенсацией, разрез, ориентированный таким образом, чтобы температурные коэффициенты решетки были минимальными; разрезы FC и SC также имеют температурную компенсацию.

Резцы высокой частоты крепятся за края, обычно на пружинах; жесткость пружины должна быть оптимальной, так как если она слишком жесткая, механические удары могут передаваться на кристалл и вызывать его разрушение, а слишком низкая жесткость может позволить кристаллу столкнуться с внутренней частью упаковки при воздействии механический удар и поломка. Полосовые резонаторы, обычно АТ-разрезы, меньше по размеру и поэтому менее чувствительны к механическим ударам. При той же частоте и обертоне полоса имеет меньшую тягу, более высокое сопротивление и более высокий температурный коэффициент. [71]

Низкочастотные разрезы устанавливаются в узлах, где они практически неподвижны; в таких точках с каждой стороны между кристаллом и выводами прикреплены тонкие проволоки. Большая масса кристалла, подвешенного на тонких проволоках, делает сборку чувствительной к механическим ударам и вибрациям. [53]

Кристаллы обычно помещают в герметичные стеклянные или металлические корпуса, заполненные сухой и инертной атмосферой, обычно вакуумом, азотом или гелием. Также можно использовать пластиковые корпуса, но они негерметичны, и вокруг кристалла необходимо создать еще одно вторичное уплотнение.

Возможны несколько конфигураций резонатора, в дополнение к классическому способу прямого присоединения выводов к кристаллу. Например, резонатор BVA (Boîtier à Vieillissement Amélioré, «Корпус с улучшенным старением») [72], разработанный в 1976 году; детали, влияющие на колебания, выточены из монокристалла (что снижает монтажное напряжение), а электроды нанесены не на сам резонатор, а на внутренние стороны двух конденсаторных дисков, сделанных из соседних пластин кварца из одного стержня. , образуя трехслойный сэндвич без напряжения между электродами и вибрирующим элементом. Зазор между электродами и резонатором действует как два небольших последовательных конденсатора, что делает кристалл менее чувствительным к влияниям цепи. [73]Архитектура устраняет влияние поверхностных контактов между электродами, ограничений в монтажных соединениях и проблемы, связанные с миграцией ионов от электродов в решетку вибрирующего элемента. [74] Полученная в результате конфигурация является прочной, устойчивой к ударам и вибрации, устойчивой к ускорению и ионизирующему излучению и имеет улучшенные характеристики старения. Обычно используется разрез AT, хотя существуют и варианты разреза SC. Резонаторы BVA часто используются в космических аппаратах. [75]

В 1930-1950-х годах люди довольно часто настраивали частоту кристаллов вручную. Кристаллы измельчали ​​с помощью мелкодисперсной абразивной суспензии или даже зубной пасты, чтобы увеличить их частоту. Небольшое уменьшение на 1–2 кГц, когда кристалл находился над землей, было возможно путем маркировки грани кристалла грифелем карандаша за счет уменьшенной добротности [76].

Частота кристалла слегка регулируется («растягивается») путем изменения присоединенных емкостей. Варакторный диод с емкостью в зависимости от приложенного напряжения, часто используются в управляемом напряжении кварцевых генераторов, VCXO. Кристаллические срезы обычно AT или редко SC и работают в основном режиме; величина доступного отклонения частоты обратно пропорциональна квадрату числа обертона, поэтому третий обертон имеет только одну девятую от тяги основной моды. Срезы SC, будучи более стабильными, значительно менее растягиваются. [77]

Обозначения схем и сокращения [ править ]

На принципиальных электрических схемах кристаллы обозначаются буквой класса Y (Y1, Y2 и т. Д.). Генераторы, будь то кварцевые или другие генераторы, обозначаются буквой класса G (G1, G2 и т. Д.). [78] [79] Кристаллы также могут быть обозначены на схеме X или XTAL или кварцевый генератор с XO .

Типы кварцевых генераторов и их сокращения:

  • ATCXO - аналоговый кварцевый генератор с регулируемой температурой
  • CDXO - откалиброванный двойной кварцевый генератор
  • DTCXO - Цифровой кварцевый генератор с температурной компенсацией
  • EMXO - Вакуумный миниатюрный кварцевый генератор
  • GPSDO - Дисциплинированный осциллятор системы глобального позиционирования
  • MCXO - кварцевый генератор с компенсацией микрокомпьютера
  • OCVCXO - кварцевый генератор, управляемый напряжением
  • OCXO - кварцевый генератор, управляемый печью
  • RbXO - рубидия кварцевые генераторы (RbXO), кварцевый генератор (может быть MCXO) , синхронизированные с встроенным рубидия стандартом , который выполняется только время от времени для экономии энергии
  • TCVCXO - кварцевый генератор с регулируемым напряжением с температурной компенсацией
  • TCXO - кварцевый генератор с температурной компенсацией
  • TMXO - Тактический миниатюрный кварцевый генератор [69]
  • TSXO - Термочувствительный кварцевый генератор, адаптация TCXO
  • VCTCXO - кварцевый генератор с температурной компенсацией, управляемый напряжением
  • VCXO - кварцевый генератор, управляемый напряжением

См. Также [ править ]

  • Генератор часов
  • Дрейф часов - Измерения ухода часов кварцевых генераторов можно использовать для построения генераторов случайных чисел .
  • Кристаллический фильтр
  • Эрхард Киц работает над электронными камертонами и кристаллами кварца для получения точных частот сигнала.
  • Иссак Кога - изобретатель термостойкой резки R1 Koga
  • Осциллятор Пирса
  • Кварцевые микровесы с кварцевыми генераторами для взвешивания очень малых количеств.
  • Монитор толщины тонкой пленки
  • VFO - генератор переменной частоты

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Термин кварцевый генератор относится к контуру, а не к резонатору: Graf, Rudolf F. (1999). Современный словарь по электронике, 7-е изд . США: Newnes. стр. 162, 163. ISBN 978-0750698665.
  2. ^ Амос, SW; Роджер Амос (2002). Словарь Newnes по электронике, 4-е изд . США: Newnes. п. 76. ISBN 978-0750656429.
  3. ^ Laplante, Phillip A. (1999). Большой электротехнический словарь . США: Springer. ISBN 978-3540648352.
  4. Перейти ↑ Paul Horowitz, Winfield Hill, The Art of Electronics Second Edition , Cambridge University Press, 1989, ISBN 0-521-37095-7 , стр. 300 ff 
  5. ^ Николсон, Александр М. Генерирование и передача электрических токов Патент США 2212845 , поданный 10 апреля 1918 г., выданный 27 августа 1940 г.
  6. Перейти ↑ Bottom, Virgil E. (1981). «История индустрии кристаллов кварца в США» . Proc. 35-й симпозиум по контролю частоты . IEEE. Архивировано из оригинала на 2008-09-20.
  7. ^ а б Маррисон, Уоррен (1948). «Эволюция кварцевых хрустальных часов» . Технический журнал Bell System . AT&T. 27 (3): 510–588. DOI : 10.1002 / j.1538-7305.1948.tb01343.x . Архивировано из оригинала на 2011-07-17.
  8. ^ a b c Баярд, Томас Л. (апрель 1926 г.). «Новый« Хрустальный пилот » » (PDF) . Популярное радио . Нью-Йорк: Popular Radio, Inc. 9 (4): 342–347 . Проверено 24 августа 2014 года .
  9. ^ Вирджил Э. Боттом, История индустрии кристаллов кварца в США , Труды 35-го ежегодного симпозиума по контролю частоты, 1981. Ieee-uffc.org. Проверено 21 июня 2012.
  10. ^ Микроволны и RF журнал. Проверено 17 июля 2011 г. Архивировано 28 сентября 2011 г. в Wayback Machine . Mwrf.com. Проверено 21 июня 2012.
  11. ^ Изобретатели Штаудте Кварцевые часы Архивировано 01 апреля 2010 г. в Wayback Machine . Invention.smithsonian.org. Проверено 21 июня 2012.
  12. Перейти ↑ Virgil E Bottom (1982). Введение в конструкцию кварцевых кристаллов . Ван Ностранд Рейнхольд. ISBN 978-0-442-26201-3.
  13. ^ [1]
  14. ^ Кварцевый кристалл Теория работы и примечания по конструкции . foxonline.com
  15. ^ Определение кристаллов кварца . Maxim-ic.com (2001-11-19). Проверено 21 июня 2012.
  16. ^ Выбор кристалла . pletronics.com. Проверено 21 июня 2012.
  17. ^ "Crystal Specification" Архивировано 28 июля 2013 г. в Wayback Machine . Euroquartz.co.uk. Проверено 21 июня 2012.
  18. ^ "Заметки по применению кристалла кварца". Архивировано 23 июня 2015 г. в Wayback Machine . Beckwithelectronics.com. Проверено 21 июня 2012.
  19. ^ «Примечания по применению кристаллов кварца» . (PDF). Проверено 21 июня 2012.
  20. ^ Часто задаваемые вопросы о кристаллах . foxonline.com
  21. ^ "Управление радиочастотным спектром и стандарты времени и частоты" . Проверено 24 февраля 2019 .
  22. ^ Справочные данные для радиоинженеров (Девятое изд.). Эльзевир. 2002. с. Глава 1. ISBN 978-0-7506-7291-7.
  23. ^ Гордон Т. Остин, Кварцевый кристалл . Minerals.usgs.gov
  24. ^ a b Термины и определения синтетического кристалла кварца
  25. ^ Страница кварца: Структура кварца . Quartzpage.de (2010-10-23). Проверено 21 июня 2012.
  26. ^ а б Джон Р. Виг и др. Способ изготовления миниатюрных высокочастотных кварцевых резонаторов SC-среза Патент США 4554717 , дата выдачи : 26 ноября 1985 г.
  27. ^ Кварц гидротермальный рост . Roditi.com. Проверено 8 февраля 2010.
  28. ^ «Дефекты синтетического кварца и их влияние на колебательные характеристики». Сегнетоэлектрики . 1982-05-01.
  29. ^ Quartz Tech . 4timing.com. Проверено 8 февраля 2010.
  30. ^ Шинохара, АХ; Сузуки, СК (1996). Труды симпозиума 1996 управления IEEE International Frequency . С. 72–77. DOI : 10.1109 / FREQ.1996.559821 . ISBN 0-7803-3309-8.
  31. ^ Фумико Ивасаки; Армандо Х. Шинохара; Хидео Ивасаки; Карлос К. Сузуки (1990). «Влияние сегрегации примесей на морфологию кристаллов Y-образного синтетического кварца» (PDF) . Jpn. J. Appl. Phys . 29 (6): 1139–1142. Bibcode : 1990JaJAP..29.1139I . DOI : 10,1143 / JJAP.29.1139 .
  32. ^ Хариш Бахадур (2006). «Радиационная модификация примесных точечных дефектов в кристаллическом кварце - обзор» (PDF) . Crystal Research and Technology . 41 (7): 631–635. DOI : 10.1002 / crat.200510641 .
  33. ^ Хариш Бахадур Исследования по облучению и структурным характеристикам высококачественных культивированных кристаллов кварца, используемых в спутниковой связи. Архивировано 16 июля 2011 г. в Wayback Machine.
  34. ^ Артур Баллато и др. Патент США 4311938 на метод подметания кварца, дата выдачи : 19 января 1982 г. /
  35. ^ a b Frequency Control | Учебные материалы, заархивированные 6 июля 2010 г., в Wayback Machine . Ieee-uffc.org. Проверено 8 февраля 2010.
  36. ^ a b c Джеймс Клод Кинг Вакуумный электролиз кварца Патент США 3932777 , дата выдачи : 13 января 1976 г.
  37. ^ Инфракрасное исследование дефектов в альфа-кварце, вызванных эффектами развертки . авторы.aps.org (апрель 1997 г.). Проверено 21 июня 2012.
  38. ^ Артур Баллато Метод создания кварцевого генератора, десенсибилизированного к полям ускорения, Патент США 4871986 , дата выпуска: 3 октября 1989 г.
  39. ^ Последние разработки технологии объемных и поверхностных акустических волн для приложений управления частотой , 23 декабря 2002 г. Институт прикладной механики Национального Тайваньского университета, CS Lam, TXC Corporation.
  40. ^ Фумио Накадзима Кварцевый генератор схемы детектора угловой скорости Патент США 5420548 , дата выпуска: 30 мая 1995 г.
  41. ^ Бернд Нойбиг , VCXO с широким диапазоном втягивания с использованием альтернатив кварцу . VHF Communications, 2/2003, стр. 66–70.
  42. ↑ Frequency Control | Обучающие ресурсы, заархивированные 5 июля 2010 г., в Wayback Machine . Ieee-uffc.org. Проверено 8 февраля 2010.
  43. ^ Контроль частоты | Обучающие ресурсы Архивировано 06 июля 2010 г. в Wayback Machine . Ieee-uffc.org. Проверено 8 февраля 2010.
  44. ^ Б Джерри С. Уитакер (23 декабря 1996). Справочник по электронике . CRC Press. С. 198–. ISBN 978-0-8493-8345-8. Проверено 26 апреля 2011 года .
  45. ^ Контроль частоты | Обучающие ресурсы Архивировано 06 июля 2010 г. в Wayback Machine . Ieee-uffc.org. Проверено 8 февраля 2010.
  46. ^ Джон Р. Виг Метод и устройство для компенсации нейтронно-индуцированных частотных сдвигов в кварцевых резонаторах Патент США 5,512,864 , дата выпуска: 30 апреля 1996 г.
  47. ↑ Frequency Control | Обучающие ресурсы, заархивированные 5 июля 2010 г., в Wayback Machine . Ieee-uffc.org. Проверено 8 февраля 2010.
  48. ^ Кварцевые кварцевые резонаторы и генераторы для управления частотой и синхронизацией : учебное пособие Джона Р. Вига, Командование связи и электроники армии США
  49. ^ a b c Кристальная терминология. Архивировано 26 января 2005 г. в Wayback Machine . Actcrystals.com. Проверено 8 февраля 2010.
  50. ^ Проектирование схем кварцевого генератора , курс Б. Нойбига
  51. ^ Сделать выбор генератора кристально чистым. Архивировано 29 июня 2016 г. в Wayback Machine EDN (20 июля 2008 г.). Проверено 30 марта 2018.
  52. ^ Этвос и новые тесты принципа эквивалентности . Mazepath.com (2007-07-03). Проверено 8 февраля 2010.
  53. ^ a b c d e f g Кристаллы и осцилляторы Джерри А. Лихтер
  54. ^ Пьезоэлектричество . Розен, Кэрол Цвик., Хиремат, Басаварадж В., Ньюнхэм, Роберт Э. (Роберт Эверест), 1929-2009. Нью-Йорк: Американский институт физики. 1992. ISBN. 0883186470. OCLC  22766216 .CS1 maint: others (link)
  55. ↑ Глоссарий по кристаллу и контролю частоты. Архивировано 6 ноября 2009 г. в Wayback Machine . Icmfg.com. Проверено 8 февраля 2010.
  56. ^ Технология кристаллов . 4timing.com. Проверено 8 февраля 2010.
  57. ^ Введение в стандарты частоты кварца - кварц и кварцевый кристалл . Oscilent.com. Проверено 8 февраля 2010.
  58. ^ Кварцевые заготовки, заархивированные 9 июля 2012 в Archive.today . Материалы Хоффмана. Проверено 8 февраля 2010.
  59. ↑ CSD - Май 1998 - Делая это кристально чистым: Кристальные осцилляторы в коммуникациях . Commsdesign.com. Проверено 8 февраля 2010.
  60. ^ a b Альфред Кахан Обрезные углы для кварцевых резонаторов Патент США № 4499395 , дата выпуска: 12 февраля 1985 г.
  61. ^ Замечания по применению OCXO - OCXOs - Кристаллические генераторы, управляемые печью . Ofc.com. Проверено 8 февраля 2010.
  62. ↑ CSD - Май 1998 - Делая это кристально чистым: Кристальные осцилляторы в коммуникациях . Commsdesign.com. Проверено 8 февраля 2010.
  63. ^ а б в г д Пол В. Круз (1997). Неохлаждаемые массивы и системы формирования инфракрасных изображений . Академическая пресса. С. 273–. ISBN 978-0-12-752155-8. Проверено 26 апреля 2011 года .
  64. ^ Кристаллическая и управление частотой глоссарии архивации 2013-02-05 в Wayback Machine . Icmfg.com. Проверено 8 февраля 2010.
  65. ↑ Брюс Р. Лонг. Маломощный термостабилизированный генератор с частотной стабилизацией. Патент США 4985687 , дата выпуска: 15 января 1991 г.
  66. ^ Бикаш К. Синха Стрессовые компенсированным кварцевые резонаторы на патент США N 4419600 , Дата выдачи: Dec 6, 1983
  67. ^ a b c d Джон Р. Виг Высокочувствительный датчик температуры и матрица датчиков Патент США 5686779 , дата выпуска: 11 ноября 1997 г.
  68. ^ Y Cut Crystal. Архивировано 30 июля 2012 г. в Archive.today . Engineersedge.com (25 августа 2009 г.). Проверено 8 февраля 2010.
  69. ^ a b UFFC | История Архивировано 12 мая 2009 г. в Wayback Machine . Ieee-uffc.org (1959-03-23). Проверено 8 февраля 2010.
  70. ^ Глоссарий терминов, используемых в производстве кварцевых пластинчатых генераторов . minsocam.org. Проверено 21 июня 2012.
  71. ^ Кристалл кварц часто задаваемые вопросы от международного Кристал Архивированных 2012-02-17 на Wayback Machine . Icmfg.com. Проверено 8 февраля 2010.
  72. ^ Re: [time-nut] Супер стабильные кварцевые резонаторы BVA ... BVA ?? . Mail-archive.com (2007-12-07). Проверено 8 февраля 2010.
  73. ^ Re: [time-nut] Супер стабильные кварцевые резонаторы BVA ... BVA ?? . Mail-archive.com (2008-12-08). Проверено 8 февраля 2010.
  74. ^ 8600 Oven Crystal Oscillator Архивировано 7 июля 2011 г. в Wayback Machine . oscilloquartz.ch. Проверено 21 июня 2012.
  75. ^ UFFC | История . Ieee-uffc.org (1957-10-04). Проверено 8 февраля 2010.
  76. ^ Измельчение кристаллов: когда электроника была ДЕЙСТВИТЕЛЬНО практична - PowerSource - Блог на EDN - 1470000147 Архивировано 30 июля 2012 г. на Archive.today . Edn.com. Проверено 8 февраля 2010.
  77. ^ EDN Access-11.20.97 Crystal Oscillators: Looking Good In Wireless Systems Архивировано 23 ноября 2008 г. в Wayback Machine . Edn.com. Проверено 8 февраля 2010.
  78. ^ IEEE Std 315-1975
  79. ^ ANSI Y32.2-1975

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Поддарь, АК; Роде, Ульрих Л. (19 октября 2012 г.). «Кристаллические осцилляторы». Энциклопедия электротехники и электроники Wiley . С. 1–38. DOI : 10.1002 / 047134608X.W8154 . ISBN 978-0471346081.
  • Роде, Ульрих Л. (август 1997 г.). Микроволновые и беспроводные синтезаторы: теория и дизайн . Джон Вили и сыновья. ISBN 978-0-471-52019-1.
  • Поддарь, АК; Роде, Ульрих Л. (21–24 мая 2012 г.). Методы минимизируют фазовый шум в схемах кварцевого генератора . Симпозиум по контролю частоты (FCS), 2012 IEEE International. IEEE. DOI : 10.1109 / FCS.2012.6243701 .
  • Поддарь, АК; Роде, UL; Апте, AM (30 августа 2013 г.). «Насколько низко они могут опускаться? Модель фазового шума генератора, теоретическая, экспериментальная проверка и измерения фазового шума». Журнал СВЧ . IEEE. 14 (6): 50–72. DOI : 10.1109 / MMM.2013.2269859 . S2CID  22624948 .
  • Rohde, Ulrich L .; Поддарь, АК; Апте, AM (30 августа 2013 г.). "Получение его измерения: методы измерения фазового шума генератора и ограничения". Журнал СВЧ . IEEE. 14 (6): 73–86. DOI : 10.1109 / MMM.2013.2269860 . S2CID  40924332 .
  • Роде, Ульрих Л. (31 мая - 2 июня 1978 г.). Математический анализ и разработка сверхмалошумящего генератора 100 МГц с дифференциальным ограничителем и его возможности в стандартах частоты . Материалы 32-го ежегодного симпозиума по контролю частоты. Атлантик-Сити, штат Нью-Джерси. С. 409––. DOI : 10.1109 / FREQ.1978.200269 .
  • Neubig, Bernd; Бризе, Вольфганг (1997). Das große Quarzkochbuch [ Хрустальная поваренная книга ] (PDF) (на немецком языке) (1-е изд.). Фельдкирхен, Германия: Францис Верлаг . ISBN 978-3-7723-5853-1. Архивировано из оригинального (PDF) 23 февраля 2019 года . Проверено 23 февраля 2019 .(Вариант загрузки: QSL - : - 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . AXTAL ZIP : - 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ) .

Внешние ссылки [ править ]

  • Введение в кварцевые стандарты частоты
  • "Что такое устройство из кристалла кварца?" . QIAJ . Кварц Кристалл Индустрия доц. Японии. 2007 . Проверено 10 августа 2008 .
  • Марвин Э., Фрекинг (1996). «Пятьдесят лет прогресса в стандартах частоты на кристалле кварца» . Proc. Симпозиум IEEE по контролю частоты 1996 года . Институт инженеров по электротехнике и электронике. С. 33–46. Архивировано из оригинала на 2009-05-12 . Проверено 31 марта 2009 .
  • Искажения в кристаллических осцилляторах
  • Кварцевые резонаторы и генераторы
  • Многостраничный обзор кристаллов кварца и их генераторов, фильтров и т. Д.