老化是影響石英晶體振蕩器頻率漂移的關鍵因素

來源：金洛鑫瀏覽：- 發布日期：2024-01-06 16:26:14【大中小】

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在更多的應用程序和系統配置需要定時冗余和本地時鐘功能作為標準操作的一部分。網元被設計成在鎖定模式(系統鎖定到網絡參考或GPS)或保持模式下運行。本地定時裝置必須保持系統以特定的頻率漂移率運行。同時，無線制導的GPS應用，如海底地震節點、軍事數據鏈路或電池供電的測試設備，使用本地振蕩器作為GPS和降噪元件的備份機制。石英計時裝置最適合“時鐘備份”，并為其眾所周知的性能屬性，如;高Q，長期精度和穩定性，以及顯著的成本效益。本文將討論影響石英晶體振蕩器頻率漂移的關鍵因素:老化。

術語“老化”有時與術語頻率漂移交替使用，指的是石英振蕩器中頻率隨時間的變化。然而，根據國際無線電咨詢委員會(CCIR)的定義，老化是“由于社會振蕩器的內部變化而導致頻率隨時間的系統性變化”。相反，漂移被定義為“振蕩器頻率隨時間的系統變化”。漂移是晶體老化和其他外部環境因素的總和。在這個討論中，我們將只關注晶體老化。

老化被定義為頻率隨時間的變化，通常表現為指數正、衰減的頻率漂移特性。然而，頻率變化的方向可以是正的，也可以是負的，如圖所示。如圖所示，石英晶體諧振器中可能有幾個因素共同決定了其老化性能。例如，當石英諧振器同時受到兩個方向相反、衰變速率不同的機制的作用時，方向反轉就會發生。

造成石英晶體老化的主要因素有兩個。首先是機械應力，主要是由于諧振器的機械安裝中的應力水平的變化。第二是分子污染，即使精密諧振器是在極高真空條件下極其清潔的環境中加工和密封的。這些因素可以分為兩類;可逆和不可逆，包括機械和熱應力，污染和分子遷移(質量負載)。

影響衰老的可逆因素:分子從高能態流向低能態影響石英諧振器的質量。由熱梯度引起的諧振器上的機械應力。

影響衰老的不可逆因素:由于制造過程(鋸切、研磨、拋光等)，諧振器中的應力松弛。通過汽化金屬電極鍍層的冷凝作用于諧振器的應力松弛。由于機械安裝結構，放置在諧振器上的應力松弛。鍍層向石英中遷移。

假設諧振器在較高的溫度下工作，并保持連續振蕩(如恒溫晶體振蕩器，OCXO)。在這種情況下，可逆效應將達到平衡，而不可逆效應將決定老化速率。如果烘箱和振蕩器電源中斷一段時間，讓諧振器冷卻下來，然后重新啟動，諧振器不會立即恢復到中斷前的老化速度和頻率。在關閉期間，諧振器處于比振蕩(運動)時更低的能量狀態。在這種較低的能量狀態下，諧振腔將傾向于吸附氣體分子。當振蕩器重新啟動時，氣體分子將緩慢解吸，晶體返回到高能態。當諧振器再加熱到較高溫度時，熱量通過機械支架嚴格傳導到晶體板。由于外殼內部的高真空消除了對流加熱，僅通過機械支架加熱就會在諧振器上產生熱梯度(應力)。熱沖擊可能會影響進口晶振不可逆因素，包括制造應力和安裝應力的誘導松弛，盡管這些通常通過前置溫度循環來消除。

憑借CTS晶振在設計和制造精密石英晶體和振蕩器方面的豐富經驗，我們在插入最終振蕩器之前對所有晶體進行嚴格的測試和預處理。CTS執行的測試包括諧振器角度測量和校正、DLD(驅動電平依賴)、溫度測試以及細微和嚴重泄漏。CTS預處理過程包括主動老化、高溫烘烤和熱循環，以減少振蕩器組裝前的應力。此外，CTS OCXO晶振通過熱循環和老化進行預處理，并對頻率進行連續監測和分級，以確保符合老化要求。CTS提供多種封裝尺寸的極低老化率振蕩器

CTS原廠編碼	生產商	型號	類型	頻率	電壓	頻率穩定度	工作溫度
1380100-004	CTS晶振	-	OCXO	20 MHz	3.3V	10ppb	-40°C ~ 85°C
334C1000B3C2T	CTS晶振	334C	VCXO	100 MHz	2.5V	±50ppm	-20°C ~ 70°C
334C1000B3C3T	CTS晶振	334C	VCXO	100 MHz	3.3V	±50ppm	-20°C ~ 70°C
334C1000B3I2T	CTS晶振	334C	VCXO	100 MHz	2.5V	±50ppm	-40°C ~ 85°C
334C1000B3I3T	CTS晶振	334C	VCXO	100 MHz	3.3V	±50ppm	-40°C ~ 85°C
334C1000B4C2T	CTS晶振	334C	VCXO	100 MHz	2.5V	±30ppm	-20°C ~ 70°C
334C1000B4C3T	CTS晶振	334C	VCXO	100 MHz	3.3V	±30ppm	-20°C ~ 70°C
334C1000B4I2T	CTS晶振	334C	VCXO	100 MHz	2.5V	±30ppm	-40°C ~ 85°C
334C1000B4I3T	CTS晶振	334C	VCXO	100 MHz	3.3V	±30ppm	-40°C ~ 85°C
334C1000B5C2T	CTS晶振	334C	VCXO	100 MHz	2.5V	±25ppm	-20°C ~ 70°C
334C1000B5C3T	CTS晶振	334C	VCXO	100 MHz	3.3V	±25ppm	-20°C ~ 70°C
334C1062B3C2T	CTS晶振	334C	VCXO	106.25 MHz	2.5V	±50ppm	-20°C ~ 70°C
334C1062B3C3T	CTS晶振	334C	VCXO	106.25 MHz	3.3V	±50ppm	-20°C ~ 70°C
334C1062B3I2T	CTS晶振	334C	VCXO	106.25 MHz	2.5V	±50ppm	-40°C ~ 85°C
334C1062B3I3T	CTS晶振	334C	VCXO	106.25 MHz	3.3V	±50ppm	-40°C ~ 85°C
334C1062B4C2T	CTS晶振	334C	VCXO	106.25 MHz	2.5V	±30ppm	-20°C ~ 70°C
334C1062B4C3T	CTS晶振	334C	VCXO	106.25 MHz	3.3V	±30ppm	-20°C ~ 70°C
334C1062B4I2T	CTS晶振	334C	VCXO	106.25 MHz	2.5V	±30ppm	-40°C ~ 85°C
334C1062B4I3T	CTS晶振	334C	VCXO	106.25 MHz	3.3V	±30ppm	-40°C ~ 85°C
334C1062B5C2T	CTS晶振	334C	VCXO	106.25 MHz	2.5V	±25ppm	-20°C ~ 70°C
334C1062B5C3T	CTS晶振	334C	VCXO	106.25 MHz	3.3V	±25ppm	-20°C ~ 70°C
334C1228B3C2T	CTS晶振	334C	VCXO	122.88 MHz	2.5V	±50ppm	-20°C ~ 70°C
334C1228B3C3T	CTS晶振	334C	VCXO	122.88 MHz	3.3V	±50ppm	-20°C ~ 70°C
334C1228B3I2T	CTS晶振	334C	VCXO	122.88 MHz	2.5V	±50ppm	-40°C ~ 85°C
334C1228B3I3T	CTS晶振	334C	VCXO	122.88 MHz	3.3V	±50ppm	-40°C ~ 85°C
334C1228B4C2T	CTS晶振	334C	VCXO	122.88 MHz	2.5V	±30ppm	-20°C ~ 70°C
334C1228B4C3T	CTS晶振	334C	VCXO	122.88 MHz	3.3V	±30ppm	-20°C ~ 70°C
334C1228B4I2T	CTS晶振	334C	VCXO	122.88 MHz	2.5V	±30ppm	-40°C ~ 85°C
334C1228B4I3T	CTS晶振	334C	VCXO	122.88 MHz	3.3V	±30ppm	-40°C ~ 85°C
334C1228B5C2T	CTS晶振	334C	VCXO	122.88 MHz	2.5V	±25ppm	-20°C ~ 70°C
334C1228B5C3T	CTS晶振	334C	VCXO	122.88 MHz	3.3V	±25ppm	-20°C ~ 70°C
334C1250B3C2T	CTS晶振	334C	VCXO	125 MHz	2.5V	±50ppm	-20°C ~ 70°C
334C1250B3C3T	CTS晶振	334C	VCXO	125 MHz	3.3V	±50ppm	-20°C ~ 70°C
334C1250B3I2T	CTS晶振	334C	VCXO	125 MHz	2.5V	±50ppm	-40°C ~ 85°C
334C1250B3I3T	CTS晶振	334C	VCXO	125 MHz	3.3V	±50ppm	-40°C ~ 85°C
334C1250B4C2T	CTS晶振	334C	VCXO	125 MHz	2.5V	±30ppm	-20°C ~ 70°C
334C1250B4C3T	CTS晶振	334C	VCXO	125 MHz	3.3V	±30ppm	-20°C ~ 70°C
334C1250B4I2T	CTS晶振	334C	VCXO	125 MHz	2.5V	±30ppm	-40°C ~ 85°C
334C1250B4I3T	CTS晶振	334C	VCXO	125 MHz	3.3V	±30ppm	-40°C ~ 85°C
334C1250B5C2T	CTS晶振	334C	VCXO	125 MHz	2.5V	±25ppm	-20°C ~ 70°C
334C1250B5C3T	CTS晶振	334C	VCXO	125 MHz	3.3V	±25ppm	-20°C ~ 70°C
334C1320B3C2T	CTS晶振	334C	VCXO	132 MHz	2.5V	±50ppm	-20°C ~ 70°C
334C1320B3C3T	CTS晶振	334C	VCXO	132 MHz	3.3V	±50ppm	-20°C ~ 70°C
334C1320B3I2T	CTS晶振	334C	VCXO	132 MHz	2.5V	±50ppm	-40°C ~ 85°C
334C1320B3I3T	CTS晶振	334C	VCXO	132 MHz	3.3V	±50ppm	-40°C ~ 85°C
334C1320B4C2T	CTS晶振	334C	VCXO	132 MHz	2.5V	±30ppm	-20°C ~ 70°C
334C1320B4C3T	CTS晶振	334C	VCXO	132 MHz	3.3V	±30ppm	-20°C ~ 70°C
334C1320B4I2T	CTS晶振	334C	VCXO	132 MHz	2.5V	±30ppm	-40°C ~ 85°C
334C1320B4I3T	CTS晶振	334C	VCXO	132 MHz	3.3V	±30ppm	-40°C ~ 85°C
334C1320B5C2T	CTS晶振	334C	VCXO	132 MHz	2.5V	±25ppm	-20°C ~ 70°C
334C1320B5C3T	CTS晶振	334C	VCXO	132 MHz	3.3V	±25ppm	-20°C ~ 70°C
334C1485B3C2T	CTS晶振	334C	VCXO	148.5 MHz	2.5V	±50ppm	-20°C ~ 70°C
334C1485B3C3T	CTS晶振	334C	VCXO	148.5 MHz	3.3V	±50ppm	-20°C ~ 70°C
334C1485B3I2T	CTS晶振	334C	VCXO	148.5 MHz	2.5V	±50ppm	-40°C ~ 85°C
334C1485B3I3T	CTS晶振	334C	VCXO	148.5 MHz	3.3V	±50ppm	-40°C ~ 85°C
334C1485B4C2T	CTS晶振	334C	VCXO	148.5 MHz	2.5V	±30ppm	-20°C ~ 70°C
334C1485B4C3T	CTS晶振	334C	VCXO	148.5 MHz	3.3V	±30ppm	-20°C ~ 70°C
334C1485B4I2T	CTS晶振	334C	VCXO	148.5 MHz	2.5V	±30ppm	-40°C ~ 85°C
334C1485B4I3T	CTS晶振	334C	VCXO	148.5 MHz	3.3V	±30ppm	-40°C ~ 85°C
334C1485B5C2T	CTS晶振	334C	VCXO	148.5 MHz	2.5V	±25ppm	-20°C ~ 70°C
334C1485B5C3T	CTS晶振	334C	VCXO	148.5 MHz	3.3V	±25ppm	-20°C ~ 70°C
334C1500B3C2T	CTS晶振	334C	VCXO	150 MHz	2.5V	±50ppm	-20°C ~ 70°C
334C1500B3C3T	CTS晶振	334C	VCXO	150 MHz	3.3V	±50ppm	-20°C ~ 70°C
334C1500B3I2T	CTS晶振	334C	VCXO	150 MHz	2.5V	±50ppm	-40°C ~ 85°C
334C1500B3I3T	CTS晶振	334C	VCXO	150 MHz	3.3V	±50ppm	-40°C ~ 85°C
334C1500B4C2T	CTS晶振	334C	VCXO	150 MHz	2.5V	±30ppm	-20°C ~ 70°C
334C1500B4C3T	CTS晶振	334C	VCXO	150 MHz	3.3V	±30ppm	-20°C ~ 70°C
334C1500B4I2T	CTS晶振	334C	VCXO	150 MHz	2.5V	±30ppm	-40°C ~ 85°C
334C1500B4I3T	CTS晶振	334C	VCXO	150 MHz	3.3V	±30ppm	-40°C ~ 85°C
334C1500B5C2T	CTS晶振	334C	VCXO	150 MHz	2.5V	±25ppm	-20°C ~ 70°C
334C1500B5C3T	CTS晶振	334C	VCXO	150 MHz	3.3V	±25ppm	-20°C ~ 70°C
334C1536B3C2T	CTS晶振	334C	VCXO	153.6 MHz	2.5V	±50ppm	-20°C ~ 70°C
334C1536B3C3T	CTS晶振	334C	VCXO	153.6 MHz	3.3V	±50ppm	-20°C ~ 70°C
334C1536B3I2T	CTS晶振	334C	VCXO	153.6 MHz	2.5V	±50ppm	-40°C ~ 85°C
334C1536B3I3T	CTS晶振	334C	VCXO	153.6 MHz	3.3V	±50ppm	-40°C ~ 85°C
334C1536B4C2T	CTS晶振	334C	VCXO	153.6 MHz	2.5V	±30ppm	-20°C ~ 70°C
334C1536B4C3T	CTS晶振	334C	VCXO	153.6 MHz	3.3V	±30ppm	-20°C ~ 70°C
334C1536B4I2T	CTS晶振	334C	VCXO	153.6 MHz	2.5V	±30ppm	-40°C ~ 85°C
334C1536B4I3T	CTS晶振	334C	VCXO	153.6 MHz	3.3V	±30ppm	-40°C ~ 85°C
334C1536B5C2T	CTS晶振	334C	VCXO	153.6 MHz	2.5V	±25ppm	-20°C ~ 70°C
334C1536B5C3T	CTS晶振	334C	VCXO	153.6 MHz	3.3V	±25ppm	-20°C ~ 70°C
334C1555B3C2T	CTS晶振	334C	VCXO	155.52 MHz	2.5V	±50ppm	-20°C ~ 70°C
334C1555B3C3T	CTS晶振	334C	VCXO	155.52 MHz	3.3V	±50ppm	-20°C ~ 70°C
334C1555B3I2T	CTS晶振	334C	VCXO	155.52 MHz	2.5V	±50ppm	-40°C ~ 85°C
334C1555B3I3T	CTS晶振	334C	VCXO	155.52 MHz	3.3V	±50ppm	-40°C ~ 85°C
334C1555B4C2T	CTS晶振	334C	VCXO	155.52 MHz	2.5V	±30ppm	-20°C ~ 70°C
334C1555B4C3T	CTS晶振	334C	VCXO	155.52 MHz	3.3V	±30ppm	-20°C ~ 70°C
334C1555B4I2T	CTS晶振	334C	VCXO	155.52 MHz	2.5V	±30ppm	-40°C ~ 85°C
334C1555B4I3T	CTS晶振	334C	VCXO	155.52 MHz	3.3V	±30ppm	-40°C ~ 85°C
334C1555B5C2T	CTS晶振	334C	VCXO	155.52 MHz	2.5V	±25ppm	-20°C ~ 70°C
334C1555B5C3T	CTS晶振	334C	VCXO	155.52 MHz	3.3V	±25ppm	-20°C ~ 70°C
334C1562B3C2T	CTS晶振	334C	VCXO	156.25 MHz	2.5V	±50ppm	-20°C ~ 70°C
334C1562B3C3T	CTS晶振	334C	VCXO	156.25 MHz	3.3V	±50ppm	-20°C ~ 70°C
334C1562B3I2T	CTS晶振	334C	VCXO	156.25 MHz	2.5V	±50ppm	-40°C ~ 85°C
334C1562B3I3T	CTS晶振	334C	VCXO	156.25 MHz	3.3V	±50ppm	-40°C ~ 85°C
334C1562B4C2T	CTS晶振	334C	VCXO	156.25 MHz	2.5V	±30ppm	-20°C ~ 70°C
334C1562B4C3T	CTS晶振	334C	VCXO	156.25 MHz	3.3V	±30ppm	-20°C ~ 70°C
334C1562B4I2T	CTS晶振	334C	VCXO	156.25 MHz	2.5V	±30ppm	-40°C ~ 85°C
334C1562B4I3T	CTS晶振	334C	VCXO	156.25 MHz	3.3V	±30ppm	-40°C ~ 85°C
334C1562B5C2T	CTS晶振	334C	VCXO	156.25 MHz	2.5V	±25ppm	-20°C ~ 70°C
334C1562B5C3T	CTS晶振	334C	VCXO	156.25 MHz	3.3V	±25ppm	-20°C ~ 70°C
334C2000B3C2T	CTS晶振	334C	VCXO	200 MHz	2.5V	±50ppm	-20°C ~ 70°C
334C2000B3C3T	CTS晶振	334C	VCXO	200 MHz	3.3V	±50ppm	-20°C ~ 70°C
334C2000B3I2T	CTS晶振	334C	VCXO	200 MHz	2.5V	±50ppm	-40°C ~ 85°C
334C2000B3I3T	CTS晶振	334C	VCXO	200 MHz	3.3V	±50ppm	-40°C ~ 85°C
334C2000B4C2T	CTS晶振	334C	VCXO	200 MHz	2.5V	±30ppm	-20°C ~ 70°C
334C2000B4C3T	CTS晶振	334C	VCXO	200 MHz	3.3V	±30ppm	-20°C ~ 70°C

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