（電路與系統(tǒng)專業(yè)論文）溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的研究.pdf

；i i i i i i ii ii ii i iii i ii i i u l ；y 18 13 8 3 7 南開大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)書 根據(jù)南開大學(xué)關(guān)于研究生學(xué)位論文收藏和利用管理辦法，我校的博士、碩士學(xué)位 獲得者均須向南開大學(xué)提交本人的學(xué)位論文紙質(zhì)本及相應(yīng)電子版。 本人完全了解南開大學(xué)有關(guān)研究生學(xué)位論文收藏和利用的管理規(guī)定。南開大學(xué)擁有在 著作權(quán)法規(guī)定范圍內(nèi)的學(xué)位論文使用權(quán)，即：( 1 ) 學(xué)位獲得者必須按規(guī)定提交學(xué)位論文 ( 包括紙質(zhì)印刷本及電子版) ，學(xué)校可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存研究生學(xué)位論 文，并編入南開大學(xué)博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫；( 2 ) 為教學(xué)和科研目的，學(xué)?？梢詫?公開的學(xué)位論文作為資料在圖書館等場所提供校內(nèi)師生閱讀，在校園網(wǎng)上提供論文目錄檢 索、文摘以及論文全文瀏覽、下載等免費(fèi)信息服務(wù)：( 3 ) 根據(jù)教育部有關(guān)規(guī)定，南開大學(xué)向 教育部指定單位提交公開的學(xué)位論文；( 4 ) 學(xué)位論文作者授權(quán)學(xué)校向中國科技信息研究所和 中國學(xué)術(shù)期刊( 光盤) 電子出版社提交規(guī)定范圍的學(xué)位論文及其電子版并收入相應(yīng)學(xué)位論文 數(shù)據(jù)庫，通過其相關(guān)網(wǎng)站對(duì)外進(jìn)行信息服務(wù)。同時(shí)本人保留在其他媒體發(fā)表論文的權(quán)利。 非公開學(xué)位論文，保密期限內(nèi)不向外提交和提供服務(wù)，解密后提交和服務(wù)同公開論文。 論文電子版提交至校圖書館網(wǎng)站：h t t p ：2 0 2 1 1 3 2 0 1 6 1 ：8 0 0 1 i n d e x h t m 。 本人承諾：本人的學(xué)位論文是在南開大學(xué)學(xué)習(xí)期間創(chuàng)作完成的作品，并已通過論文答 辯；提交的學(xué)位論文電子版與紙質(zhì)本論文的內(nèi)容一致，如因不同造成不良后果由本人自負(fù)。 本人同意遵守上述規(guī)定。本授權(quán)書簽署一式兩份，由研究生院和圖書館留存。 作者暨授權(quán)人簽字：一鄒云 南開大學(xué)研究生學(xué)位論文作者信息 2 0 1 0 年0 5 月3 1 日 論文題目溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的研究 姓名鄒云學(xué)號(hào) 2 1 2 0 0 7 0 2 0 5 答辯日期2 0 1 0 年5 月2 9 日 論文類別博士口學(xué)歷碩士團(tuán)碩士專業(yè)學(xué)位口高校教師口同等學(xué)力碩士口 院系所信息技術(shù)科學(xué)學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)系專業(yè)電路與系統(tǒng) 聯(lián)系電話 13 6 2 2 0 8 9 5 2 5e m a i l z o u y u n 8 0 2 3 y a h o o c n 通信地址( 郵編) ：南開大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)系( 3 0 0 0 7 1 ) 備注：是否批準(zhǔn)為非公開論文 否 注：本授權(quán)書適用我校授予的所有博士、碩士的學(xué)位論文。由作者填寫( 一式兩份) 簽字后交校圖書 館，非公開學(xué)位論文須附南開大學(xué)研究生申請(qǐng)非公開學(xué)位論文審批表。 。擎徘直革拱翦毒釜妤非娶申甭簞也毒￥攔阜瑚蟛萃刁毒翦毒攔妤非彰 鋒固辮蕈詈專焉( 研絲單一) 皇斡罷勤甲。革拱珥毒明千絲、千科阜塒8 阜士群群雛茸買鋯辭群宰：器 茸觀攔孑非緊裂= 砰顯瞽f：琨毋 z 西- f 一與崮欏宣倒莉￥世粵：( 翳寸甲) 弭礤期豇 加了酈矽f r a i l 帆i 1 m m l i 私j(luò) 虧口ir 羅f 饕審篁騮 環(huán)每i 鍘聾莉堞掣磷 繒當(dāng)黝 口千班華殺翕刨口斷鞣辮肇口珂殺環(huán)牟千煎囚千跡甾殺口千斟陪槧茸祺 曰紅日與鴦口j 盯i 酶曰撼囂1 t 必眠l r i 魯嘉l 譬矽驛 器雄移蟹務(wù)* 譚瓔 目掰茸識(shí) 冒哥暈勒革拱科丟甭革控 毒￥攔掣 曰皆號(hào)鴦口7o z f - j _ ：專焉y 砰罄磊巖勤 汐午 ， 。型禺髟鋒囤瞠翱雨延擅甲船盟葛一薔焉皓砰群辛。革酶娶丁皋瓤暈刨y 章 。夠目y 牢甲醬g 冒業(yè)疆壤刨業(yè)囝嘶鹺一母早明茸硯卓舀擄與硝士卑茸刁魯砑?jí)垴x革瞥 。攢囂茸硯釋娶目# 智勤駒搿舉勤腮到群臣?xì)⒍荆r掣翠瞽茸觀珥殺聊y 卓：祟凄y 章 。u r l q x c l ) m d l 0 0 8 ：1 9 i 0 乙1 1 z o z ：d l l q ：驟幽勘皋囤珥互莓籬列士印茸祺 。茸現(xiàn)妊哲刨暫硼哇蕈瞥g 翠辨暫硼汾蕾唑萆群哲掣業(yè)掣刮隧毋哿茸觀再嘉妊導(dǎo)非 。瞎砰明茸硯擎髯鞘灝珊暫翠禺哿y 卓期刨。暫硼冒粵身騏* 拯隳豳￥群囂再娶 犁群醵茸拱砑素翠辟y 勁冀硝壬胃囂疆茸觀弭殺朝圉鞋犁群莓群群硎簾士單( 霉槧) 肚群半 殺國士廿宴鱈g 般冒署輯性國串町弭嘉砰群第劬茸硯再殺( ，) 2 茸觀再殺明攔影蕈群珥責(zé)犁群 燼基褲回雜￥狂阜犁解* 孽釁暈醵鬻群( ) 2 暫舶冒粵薛丐參纂生甄孵茸弓茸觀召相辮 茸、肇弭善目茸拱靜靜丁豳圈珥翠罄豳雨酆早罌靜群坷瞬囂勘鋒固翠櫞蕞槧勤茸觀再殺明 攔影琳詢恒罌殺朝目地性瞠?dú)⒔o( z ) 。竄鬻醵茸弓茸拱爵殺千煎拿 蒜￥搓掣y 嶗冀 茸拱珥嘉雨延抱掣靜硝圭鵬暫融并疆由物、由繕茸濫誦血珥毒( 列士印暫章睹由駕獅辨 母) 茸拱爵雜茲瞥犁群辮鷺師罷舍； 罪碼雜( i ) ：d 首砰罾酚茸拱珥殺朝早圈鐾羊群囂碑勤鐾 翠單瞬嘉￥妊單。犁群承舄明目唑哇群勁茸觀再嘉雨強(qiáng)擅* 單殺￥攔掣姆上弓笨y 章 。猻壬印珂群謠章駕獅筇硯再殺朝y 章莓籬殺￥妊單掣妊瞬縣勘 雛珥嘉千遞、千斟駒醉鏨餮群露葛罾阽瞠鞲勁萆硯砑奏甭延擅士￥嘉￥拄阜群誹 鋒砰弭茸剪茸觀再殺嘉￥拄單 ，ti礓li；盎哆o礙，：j幫*?盎囂垂l囂葫 憊蠢藿鼉薯鼉 南開大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行研究工作所取得的研究 成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含任何他人創(chuàng)作的、已 公開發(fā)表或者沒有公開發(fā)表的作品的內(nèi)容。對(duì)本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè) 人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名： 一鄒云 2 0 1 0 年0 5 月3 1 日 非公開學(xué)位論文標(biāo)注說明 根據(jù)南開大學(xué)有關(guān)規(guī)定，非公開學(xué)位論文須經(jīng)指導(dǎo)教師同意、作者本人申請(qǐng)和相關(guān)部 門批準(zhǔn)方能標(biāo)注。未經(jīng)批準(zhǔn)的均為公開學(xué)位論文，公開學(xué)位論文本說明為空白。 論文題目溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的研究 申請(qǐng)密級(jí) 口限制( 2 年)口秘密( l o 年)口機(jī)密( 4 2 0 年) 保密期限 2 0+ 年 月日至2 0年月日 審批表編號(hào)批準(zhǔn)1 3 期 2 0 年月日 限制2 年( 最長2 年，可少于2 年) 秘密1 0 年( 最長5 年，可少于5 年) 機(jī)密2 0 年( 最長1 0 年，可少于1 0 年) 摘要 摘要 現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，讓社會(huì)完全進(jìn)入到自控時(shí)代。特別是數(shù)字自控時(shí)代 的到來，讓幾乎所有的系統(tǒng)都離不開一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，從而振蕩器的“心臟 作 用越來越明顯。在任何一個(gè)系統(tǒng)中，特別是涉及到通信的系統(tǒng)，振蕩器頻率的 穩(wěn)定度直接影響到系統(tǒng)性能的好壞。從而高穩(wěn)定度的振蕩器，特別是溫度補(bǔ)償 晶體振蕩器得到了廣泛的應(yīng)用。 在溫度補(bǔ)償晶體振蕩器中，微機(jī)補(bǔ)償晶體振蕩器是一種性能較高的溫度補(bǔ) 償晶體振蕩器。本文是研究基于仿真的a t 切微機(jī)補(bǔ)償晶體振蕩器。首先，根據(jù) 理論公式和特性常數(shù)仿真出a t 切石英晶體的頻率溫度特性，這是本文進(jìn)行溫度 補(bǔ)償?shù)囊罁?jù)。接著詳細(xì)介紹了本文采取的補(bǔ)償方式，介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)以 及軟件的實(shí)現(xiàn)。在硬件設(shè)計(jì)方面，介紹了各硬件電路中元器件的選擇，電路參 數(shù)的設(shè)置，以及電路工作的原理。在軟件設(shè)計(jì)方面，介紹了單片機(jī)對(duì)整個(gè)系統(tǒng) 的控制。在軟件設(shè)計(jì)中采用了降低功耗的空閑模式，主要是基于溫度隨時(shí)間的 緩變特性，每完成一次控制，單片機(jī)進(jìn)入空閑模式，通過定時(shí)器定時(shí)喚醒單片 機(jī)。在完成整個(gè)系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了一個(gè)大致的分析，對(duì)性能 進(jìn)行了一個(gè)初步的評(píng)估，并據(jù)此發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)中存在的一些不足及改進(jìn)的方法。 本論文采用的方案，是基于仿真的溫補(bǔ)晶振的研究，其應(yīng)用的范圍不是對(duì) 補(bǔ)償精度要求很高的地方。此種方法適用于所有a t 切晶體的補(bǔ)償，在實(shí)驗(yàn)條件 不是很好而又需要對(duì)晶體振蕩器的頻率做一些補(bǔ)償?shù)牡胤娇梢圆捎么朔N基于仿 真的方法。另外，本論文只在一4 0 度到4 0 度范圍內(nèi)對(duì)晶體振蕩器做了補(bǔ)償，如 果要將此種方式設(shè)計(jì)的晶體振蕩器應(yīng)用到溫度范圍更寬的地方，需要對(duì)系統(tǒng)中 的一些元器件做些更換，但此種方式仍然是可行的。最終實(shí)驗(yàn)測試證明，該 系統(tǒng)能滿足補(bǔ)償?shù)囊螅涔囊草^低。 關(guān)鍵字：溫度補(bǔ)償晶體振蕩器微處理機(jī) ab s t r a c t a c o m p l e t e l ya u t o - c o n t r o l l e dt i m eh a sb e e nc o m ei n t o 、析t l lt h ed e v e l o p m e n to f m o d e me l e c t r o n i ct e c h n o l o g y e s p e c i a l l yi nt h i sd i g i t a la u t o - c o n t r o l l e dt i m e ，i ti sh a r d f o ras y s t e mt ow o r kw i t h o u tac l o c k s ot h eo s c i l l a t o rw o r k sa st h e “h e a r t o fa s y s t e m ，a n di t sf u n c t i o ni sm o r ea n dm o r eo b v i o u s i nm o s ts y s t e m s ，e s p e c i a l l yi na c o m m u n i c a t i o ns y s t e m ，t h es t a b i l i t yo ft h eo s c i l l a t o rd i r e c t l yd e c i d e st h ep e r f o r m a n c e o ft h es y s t e m s ot h eh i g h - s t a b i l i t yo s c i l l a t o r , e s p e c i a l l yt h et e m p e r a t u r ec o m p e n s a t e d c r y s t a lo s c i l l a t o ri sb e i n gu s e dm o r ea n dm o r ew i d e l y t h em i c r o p r o c e s s o rt e m p e r a t u r ec o m p e n s a t e dc r y s t a lo s c i l l a t o r ( m t c x o ) i sa l l i g hp e r f o r m a n c eo s c i l l a t o ra m o n ga l lt y p e so ft e m p e r a t u r ec o m p e n s a t e dc r y s t a l o s c i l l a t o r am t c x ob a s e do nt h es i m u l a t i o no fa tc u tq u a r t zc r y s t a lr e s o n a t o ri s d e s i g n e d f i r s tt h ef r e q u e n c ya n dt e m p e r a t u r ep e r f o r m a n c eo ft h ea tc u tq u a r t z c r y s t a lr e s o n a t o rh a sb e e ng o ta c c o r d i n gt ot h et h e o r e t i cf o r m u l aa n ds o m ec o n s t a n t ， w h i c hi st h e b a s i so ft e m p e r a t u r ec o m p e n s a t i o n t h e nt h eb a s i cs t r u c t u r e so ft h e m t c x oa r eg i v e nd e t a i l e db o t hi nh a r d w a r ea n ds o f t w a r e i nt h eh a r d w a r ea s p e c t ， t h ep r i n c i p l eo fh o wt oc h o o s et h ec o m p o n e n t sf o rt h ec i r c u i ti sp r e s e n t e d ，a l s ot h e w o r k i n gt h e o r yo ft h ec i r c u i t i nt h es o f t w a r ea s p e c t ，i ti sp r e s e n t e dt h a th o wt h e m i c r o p r o c e s s o rc o n t r o l l e dt h ew h o l es y s t e m ，h o wi tw o r kt or e a l i z et h et e m p e r a t u r e c o m p e n s a t e d c o n s i d e r e dt h es l o w l yc h a n g i n go ft h et e m p e r a t u r ei nt h en o r m a l e n v i r o n m e n t ，t h ei d i em o d et or e d u c et h ec o n s u m p t i o no fp o w e ri si n t r o d u c e d a f t e r e a c hp r o c e s s ，t h e m i c r o p r o c e s s o rc o m e si n t ot h e i d l em o d e ，t h et i m e ro ft h e m i c r o p r o c e s s o ra w a k e st h ep r o c e s s o r , a n dt h e nt h es y s t e mc o m e si n t oa n o t h e rr o u n d o fc o n t r 0 1 a f t e rt h ed e s i g no ft h ew h o l es y s t e m ，t h ep e r f o r m a n c eo ft h ew h o l es y s t e m i se v a l u a t e da n da n a l y z e d i ti sf o u n dt h a ts o m es h o r t a g e sa n ds o m en e ww a y st o i m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo ft h es y s t e m i ti sm o r er e a s o n a b l et ob eu s e di nt h ea p p l i c a t i o nw h i c hi sn o ts oc r i t i c a lo ft h e c o m p e n s a t e dp r e c i s i o n t h i sm e t h o dc a nb e u s e dt oa l l a t - c u tq u a r t zc r y s t a l r e s o n a t o r s e s p e c i a l l yt ot h o s ew h oc a l l tp r o v i d eg o o de x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n sa l s o w a n tt oi m p r o v et h es t a b i l i t yt ot h eo s c i l l a t o r i nt h ed e s i g n ，i ti sj u s tc o m p e n s a t e dt h e o s c i l l a t o ri nan a r r o wt e m p e r a t u r er a n g e ，f r o m 一4 0 。ct o4 0 c b u tw i t ht h i sm e t h o di t i i a b s t r a c t c a nb ee a s i l yd e s i g n e da n o t h e rs y s t e mw h i c hc a nb eu s e di nam o r e 、析( 1 et e m p e r a t u r e r a n g e o n l y i ti sn e e d e dt od oi st oc h a n g es o m ec o m p o n e n t so ft h es y s t e m t h ef i n a l e x p e r i m e n t a lt e s tp r o v e st h a tt h es y s t e mc a ns a t i s f yt h er e q u e s t sw i t l ll o wp o w e r c o n s u m p t i o n k e yw o r d s ：t e m p e r a t u r ec o m p e n s a t e d ，c r y s t a lo s c i l l a t o r , m i c r o p r o c e s s o r i 目錄 目錄 摘要i a b s t r a c t i i 目錄i v 第一章引言1 第一節(jié)石英晶體振蕩器概述1 1 1 1 石英晶體振蕩器的發(fā)展歷史1 1 1 2 溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的幾種分類2 第二節(jié)本文研究的內(nèi)容。4 第二章石英晶體振蕩器的頻率溫度特性6 第一節(jié)石英晶體振蕩器的分類。6 2 1 。1 幾種主要的晶體振蕩器6 2 。1 2 溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的技術(shù)參數(shù)8 第二節(jié)石英晶體的特性10 2 2 1 石英晶體簡介1 0 2 2 2 石英晶體等效電路分析1 1 2 2 3 晶體振蕩電路分析。13 2 2 3 1 振蕩器原理。1 3 2 2 3 2 晶體振蕩電路1 5 第三節(jié)石英晶體溫頻特性仿真分析1 7 2 3 1 石英晶體切型1 7 2 3 2 溫度補(bǔ)償晶體振蕩器對(duì)晶體諧振器的指標(biāo)要求2 l 2 3 3 晶體諧振器溫頻特性曲線仿真2 2 2 3 3 1 雙旋y 切晶體諧振器溫頻理論2 2 2 3 3 2a t 切晶體諧振器溫頻曲線仿真2 3 第三章溫度補(bǔ)償原理2 7 第一節(jié)溫度補(bǔ)償基本原理。2 7 第二節(jié)溫度補(bǔ)償方式2 9 i v 目錄 3 2 1 模擬溫度補(bǔ)償晶體振蕩器補(bǔ)償原理2 9 3 2 2 數(shù)字型溫度補(bǔ)償晶體振蕩器補(bǔ)償原理j 3 3 3 2 3 微機(jī)補(bǔ)償晶體振蕩器補(bǔ)償原理。3 5 第三節(jié)本文采取的補(bǔ)償原理及分析3 7 3 3 1 補(bǔ)償原理分析3 7 3 3 2 補(bǔ)償電壓的產(chǎn)生3 8 第四章溫度補(bǔ)償晶體振蕩器系統(tǒng)設(shè)計(jì)4 0 第一節(jié)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)4 0 第二節(jié)芯片選擇4 1 4 2 1 溫度傳感器芯片d sis b 2 0 41 4 2 2 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片d a c 0 8 3 2 4 5 第三節(jié)主振電路設(shè)計(jì)4 5 4 3 1 晶體諧振器4 5 4 3 2 主振蕩電路。4 6 4 3 2 1 振蕩電路參數(shù)分析4 6 4 3 2 2 電路的校頻及調(diào)試。4 9 第四節(jié)單片機(jī)軟硬件設(shè)計(jì)5 1 4 4 1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。5l 4 4 2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。5 2 4 4 2 1 系統(tǒng)主程序5 4 4 4 2 2 溫度測量程序。5 6 4 4 2 3 電壓轉(zhuǎn)換輸出程序6 0 4 4 2 4 空閑模式子程序一6 l 第五節(jié)系統(tǒng)調(diào)試和性能分析6 3 4 5 1 系統(tǒng)調(diào)試。6 3 4 5 2 系統(tǒng)性能分析6 5 第五章總結(jié)。6 7 參考文獻(xiàn)。6 8 致謝7 0 個(gè)人簡歷7l v 第一章引言 第一章引言 第一節(jié)石英晶體振蕩器概述 1 1 1 石英晶體振蕩器的發(fā)展歷史 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的設(shè)備都需要用到頻率信號(hào)源，如測 試儀器設(shè)備、微機(jī)、家用電器等。在一般的應(yīng)用中對(duì)頻率穩(wěn)定度的要求還不是 太高。但是在一些特殊的領(lǐng)域，如軍事偵察、導(dǎo)彈制導(dǎo)、衛(wèi)星跟蹤、宇宙間通 信、導(dǎo)航和雷達(dá)、以及時(shí)間與頻率計(jì)量領(lǐng)域，對(duì)振蕩頻率的穩(wěn)定度卻提出了越 來越高的要求。 在石英晶體諧振器問世之前，電子產(chǎn)品主要是用l c 或r c 元件來制作振蕩 器，也即在某些領(lǐng)域還在使用的普通振蕩器。通常，l c 或r c 振蕩器的頻率穩(wěn)定 度大約只能達(dá)到l o 。2 1 0 。5 量級(jí)。即使采用了一系列的穩(wěn)頻措施，一般也很難獲 得比1 0 - 4 量級(jí)更高的頻率穩(wěn)定度，要做到這種量級(jí)需要非常復(fù)雜的電路系統(tǒng)支 持，而這還不能滿足電子系統(tǒng)的要求n 1 。 自1 8 8 0 年居里夫婦發(fā)現(xiàn)石英晶體的“壓電效應(yīng) 以來，人類就揭開了利用 “石英穩(wěn)頻的序幕。1 9 2 1 年，英國人w g c a d y 用x 切5 0 k h z 的石英晶體制成 了世界上第一臺(tái)石英晶體振蕩器，其頻率穩(wěn)定度比l c r c 振蕩器提高了超過一 個(gè)數(shù)量級(jí)，在將其用于無線電廣播后，播出了當(dāng)時(shí)穩(wěn)定度最高的無線電信號(hào)， 引起了強(qiáng)烈反響。1 9 2 7 年石英鐘問世，當(dāng)時(shí)被作為“一級(jí)頻率標(biāo)準(zhǔn) ，而且科學(xué) 家依此還發(fā)現(xiàn)了地球自轉(zhuǎn)的不均勻性，從而結(jié)束了以地球自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)的地球時(shí) 鐘的歷史使命。 1 9 3 4 年德國的b e c h m a n 、英國的l a c k 和日本的古賀幾乎同時(shí)發(fā)現(xiàn)了具有優(yōu) 良頻率溫度特性的a t 、b t 切石英諧振器；1 9 3 7 年后又相繼研制出了c t 、d t 、 e t 、f t 切石英諧振器。1 9 4 0 年m a s o n 發(fā)現(xiàn)了g t 切小溫度系數(shù)振蕩器，這就為研 制高穩(wěn)定度的晶體振蕩器打下了基礎(chǔ)，用它制作的晶體振蕩器其頻率穩(wěn)定度高 達(dá)1 0 嵋量級(jí)而成為第二代“一級(jí)時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn) 。 1 9 5 2 年英國貝爾實(shí)驗(yàn)室w a r n e r 研制成功了a t 切五次泛音的5 m h z 、2 5 m h z 的高精度石英諧振器，其q 值達(dá)( 2 5 ，5 ) 1 0 4 ，用它制作的高溫晶體振蕩器頻率 日穩(wěn)定度達(dá)1 0 1 0 量級(jí)以上，這是晶體振蕩器發(fā)展史上又一個(gè)里程碑。 第一章引言 1 9 6 1 年至1 9 7 4 年，l a g o s e c 、h o l l a n d 等研制出了雙轉(zhuǎn)角i t 、r t 、f c 、s c 切諧振器。s c 切諧振器具有應(yīng)力、熱瞬變雙重補(bǔ)償?shù)膬?yōu)良特性，為研制高穩(wěn)定 的晶體振蕩器提供了可靠的物質(zhì)保障。 近年來法國的b e s a n c o n 利用嚴(yán)密的工藝制成了無電極式諧振器( b v a 石英諧 振器) ，它不存在電極膜應(yīng)力老化影響，降低了表面損耗，故使q 值更高，用a t 切b v a 制作的高穩(wěn)晶體諧振器其頻率穩(wěn)定度達(dá)5 4 1 0 q 4 1 2 8 s 、老化率為 5 x l o 。1 2 d 。用s c 切b v a 制作的高穩(wěn)定晶體振蕩器其頻率秒級(jí)穩(wěn)定度可達(dá) 1 0 1 4 s 、老化率達(dá)5 1 0 2 d ，這個(gè)指標(biāo)已達(dá)到了當(dāng)今世界上最優(yōu)良的石英諧 振器水平，它是晶體振蕩器發(fā)展史上的第三個(gè)里程碑堙3 1 。隨著應(yīng)用的不斷擴(kuò)展， 對(duì)晶體振蕩器的精度和穩(wěn)定性都提出了更高的要求，于是各種不同類型的晶振 也相繼出現(xiàn)，最主要的是溫度補(bǔ)償晶體振蕩器，下面將對(duì)溫度補(bǔ)償晶體振蕩器 做一個(gè)簡要的介紹。 1 1 2 溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的幾種分類 溫度補(bǔ)償晶體振蕩器( t c x o ) 是除恒溫晶體振蕩器外的第二大類晶體振蕩 器，它靠內(nèi)部溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)來產(chǎn)生補(bǔ)償電壓( 即控制電壓) 從而改善t c x o 的輸出 頻率溫度特性。這種晶振不用恒溫槽，因此耗電少、體積小、重量輕、電路簡 單、開機(jī)即能正常工作。其頻率穩(wěn)定度及溫度頻差要比恒溫晶體振蕩器低，但 卻比普通晶體振蕩器要高很多，所以在通信、導(dǎo)航、航空航天、通用儀器等軍 用、民用電子設(shè)備中應(yīng)用十分廣泛。 溫度補(bǔ)償晶體振蕩器具有三大優(yōu)點(diǎn)：第一，不需要加熱功率，相比恒溫晶 體振蕩器其功耗小得多：第二，晶體老化較小，因?yàn)樗偸窃诔叵鹿ぷ?，?晶體在常溫下的老化要比在高溫下小得多；第三，不需要預(yù)熱時(shí)間，開機(jī)即可 工作，在某些場合此種特性具有很大的優(yōu)勢(shì)。溫度補(bǔ)償晶體振蕩器有多種補(bǔ)償 方式，根據(jù)補(bǔ)償方式的不同，溫度補(bǔ)償晶體振蕩器主要分為以下幾種： ( 1 ) 模擬溫度補(bǔ)償晶體振蕩器( a t c x o ) a t c x o 包括兩個(gè)部分，晶體振蕩器和熱敏電阻補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。晶體振蕩器的工作 頻率由晶體諧振器牽引，其頻率穩(wěn)定度與晶體諧振器的頻率溫度特性相當(dāng)。由熱 敏電阻補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生一定的補(bǔ)償電壓施加于串聯(lián)在晶體諧振器支路的變?nèi)荻O 管兩端，是變?nèi)莨艿碾娙萘肯蛑鴾p小溫度頻差的方向變化，以此來控制晶體振蕩 器輸出穩(wěn)定的頻率，使其在一定溫度范圍內(nèi)有一個(gè)穩(wěn)定的頻率輸出。模擬溫度補(bǔ) 2 第一章引言 償晶體振蕩器由于其溫補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)型式簡單，體積小，重量輕，功耗也低，并且開機(jī) 即可使用，所以目前廣泛應(yīng)用于無線電通信、遙感遙測、程控電話、電子表等領(lǐng) 域。然而這種補(bǔ)償方式不能精確的補(bǔ)償晶體諧振器的頻率溫度誤差，其補(bǔ)償精度 也不是很高，其頻率穩(wěn)定度在寬溫范圍內(nèi)則更低，而且其調(diào)試工作量大，成本高， 不方便批量生產(chǎn)，構(gòu)成補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的熱敏電阻又無法集成，這些都限制了它的進(jìn)一 步發(fā)展。 ( 2 ) 數(shù)字補(bǔ)償溫度補(bǔ)償晶體震蕩器( d t c x 0 ) d t c x 0 主要是由溫度傳感器、a d 轉(zhuǎn)換器、p r o m 存儲(chǔ)器、o a 轉(zhuǎn)換器、壓控 晶體振蕩器( v c x 0 ) 、時(shí)序電路組成。它采用外部溫度傳感器測出晶片的溫度， 并在定時(shí)信號(hào)控制下通過a d 將其轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字碼，作為從p r o m 中讀取溫度補(bǔ)償 電壓的地址碼，從中讀出的相應(yīng)的溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)送到d a 。再由d a 在定時(shí)信號(hào) 控制下將這一溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電壓量鞏，然后把加到v c x 0 的頻率控制器件上，以控制v c x 0 的振蕩頻率在給定誤差內(nèi)趨近于標(biāo)稱頻率兀。 由時(shí)序形成的電路產(chǎn)生控制a d 、p r o m 、d a 定時(shí)工作控制信號(hào)。d t c x 0 結(jié)構(gòu)框 圖如圖1 1 所示。 時(shí)序控制 上i上i1 l l 溫度傳感器 a dp r o md av c x o 圖1 1d t c x o 結(jié)構(gòu)框圖 ( 3 ) 微機(jī)補(bǔ)償晶體振蕩器( m t c x o ) m t c x o 主要是由溫度傳感器、a d 轉(zhuǎn)換器、微處理機(jī)( c p u ) 、d a 轉(zhuǎn)換器、 基準(zhǔn)電源及壓控晶體振蕩器( v c x o ) 等組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1 2 所示。在各個(gè) 不同溫度點(diǎn)上保持振蕩頻率為標(biāo)稱頻率厶時(shí)所需要的溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)已預(yù)先寫進(jìn) c p u 的數(shù)據(jù)段中，由溫度傳感器測出晶體諧振器附近的溫度t 經(jīng)a d 轉(zhuǎn)換為代 表該溫度的數(shù)字量坼，再用坼作為地址，由c p u 從數(shù)據(jù)段中讀出該地址所存 儲(chǔ)的溫度補(bǔ)償電壓r 后送到d a 轉(zhuǎn)換器，再由d a 轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的模擬溫度補(bǔ) 償控制電壓u r 并加到v c x o 的變?nèi)荻O管兩端，以控制v c x o 的振蕩頻率按 給定誤差趨近于標(biāo)稱頻率厶。 第一章引言 溫度傳感器 上丁 d 圖1 2m t c x o 結(jié)構(gòu)框圖 由于在m t c x o 中采用了c p u ，除了快速的數(shù)據(jù)處理能力外，還可以充分利用 c p u 的內(nèi)部資源，以減少硬件，提高抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)步晶振的自動(dòng)化測量和 補(bǔ)償。 第二節(jié)本文研究的內(nèi)容 溫度補(bǔ)償晶體振蕩器近年來取得了飛速的發(fā)展，特別是隨著i c 工藝的發(fā)展， 晶體振蕩其在小型化、低功耗和成本方面都取得了長足的發(fā)進(jìn)步。特別是微機(jī) 補(bǔ)償晶體振蕩器，隨著i c 工藝的發(fā)展在體積，功耗，成本方面都已與模擬補(bǔ)償晶 體振蕩器不相上下，而頻率穩(wěn)定度卻要高得多。我國m c x o 的研制和生產(chǎn)水平與 發(fā)達(dá)國家相比還有很大的差距。 目前對(duì)晶體振蕩器的研究多集中在提高其精度和穩(wěn)定度方面，主要是研制 應(yīng)用于高性能要求的地方，其一般都是少量應(yīng)用，而且對(duì)其補(bǔ)償多是通過實(shí)驗(yàn) 的方法補(bǔ)償，不利于批量生產(chǎn)。本文主要研究的是適用于批量生產(chǎn)的對(duì)補(bǔ)償精 度要求不太高的簡易微機(jī)補(bǔ)償晶體振蕩器。本文旨在研究一種具有普遍使用價(jià) 值的以數(shù)字溫度傳感器d s l 8 8 2 0 ，8 位數(shù)模轉(zhuǎn)換器d a c 0 8 3 2 和單片機(jī)a t 8 9 c 5 2 為 核心的微機(jī)補(bǔ)償晶體振蕩器。本論文研究的溫度補(bǔ)償晶體振蕩器是基于對(duì)a t 切 晶振頻率溫度特性的仿真，實(shí)現(xiàn)- 4 0 0 c 一“0 0 c 范圍內(nèi)的晶體振蕩器的溫度補(bǔ) 償。所以本文將從仿真和系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩部分來具體介紹系統(tǒng)的工作原理和各部分 硬件電路設(shè)計(jì)及功能實(shí)現(xiàn)。 本論文分為兩部分，第一部分是對(duì)晶體的研究，主要是在理論研究的基礎(chǔ) 上通過仿真的方法研究晶體的頻率溫度特性。一般來說晶體的溫頻特性主要是 受晶體切型的影響，其切角是其主要的考慮因素。本文通過嚴(yán)格的理論推導(dǎo)和 仿真得到a t 切晶體諧振器的頻率溫度特性，在此基礎(chǔ)上可以得到各溫度下頻率 偏移的數(shù)量，已用于后面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該部分將在第二章詳細(xì)介紹。 第二部分是在第一部分的基礎(chǔ)上對(duì)晶體振蕩器的補(bǔ)償系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本文采 4 第一章引言 用的是微機(jī)補(bǔ)償?shù)姆绞?，?duì)溫頻特性進(jìn)行補(bǔ)償，以達(dá)到一定的精度。與一般的 基于實(shí)驗(yàn)的微機(jī)補(bǔ)償晶體振蕩器的研究不同，由于本文是基于理論仿真的補(bǔ)償， 可以得到每一溫度值下的補(bǔ)償電壓，故不需要采用基于實(shí)驗(yàn)的微機(jī)補(bǔ)償?shù)牟逯?原理。其補(bǔ)償?shù)氖疽鈭D1 3 所示。 陌贏瑟計(jì)廠面甄 r l i 卜f 醞面穢 圖1 3 補(bǔ)償方式示意圖 溫度傳感器部分主要是將溫度轉(zhuǎn)化為電壓值，供單片機(jī)讀取。在單片機(jī)里 存儲(chǔ)了每一溫度對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償電壓值，單片機(jī)每隔一定時(shí)間讀取溫度傳感器的電 壓，并與前一時(shí)間讀取的值對(duì)以判斷是否需要改變對(duì)d a 的輸出電壓。d a 將單片 機(jī)輸出的電壓轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的模擬電壓，加在主振電路的變?nèi)荻O管上。主振電 路實(shí)際上是一個(gè)壓控振蕩器，其輸出頻率隨加在變?nèi)荻O管上的補(bǔ)償電壓變化， 從而改變補(bǔ)償電壓就能牽引輸出頻率朝著頻率溫度相反的方向變化，以改善晶 振的頻率溫度特性，輸出穩(wěn)定的頻率。其具體設(shè)計(jì)在第四章做詳細(xì)的介紹 本論文具有一定的實(shí)際意義，適用于對(duì)精度要求不高的場合，因?yàn)槠溲a(bǔ)償 是基于通常的頻率溫度特性曲線具有普遍的適應(yīng)性，設(shè)計(jì)完成后該系統(tǒng)能批量 生產(chǎn)，而且該補(bǔ)償方法以后可以往集成化方向發(fā)展。 第二章石英晶體振蕩器的頻率溫度特性 第二章石英晶體振蕩器的頻率溫度特性 第一節(jié)石英晶體振蕩器的分類 2 1 1 幾種主要的晶體振蕩器 從第一臺(tái)石英晶體振蕩器問世至今8 0 多年間，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展， 國內(nèi)外晶體振蕩器性能之優(yōu)異，類型之繁多，應(yīng)用領(lǐng)域之廣泛，皆遠(yuǎn)非昔日可 比。作為穩(wěn)定的頻率源，晶體振蕩器擁有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域：如長途和市話通訊， 地面、航海和航空移動(dòng)目標(biāo)通訊，衛(wèi)星通訊，全球衛(wèi)星導(dǎo)航地位系統(tǒng)( g p s ) ，均 需采用各類晶體振蕩器作為頻率控制標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源：又如射電天文，精密時(shí)頻計(jì) 量，精密頻率綜合器等電子儀器，皆有賴于高穩(wěn)晶體振蕩器提供精密的頻標(biāo)和 時(shí)基；再如作為精密時(shí)頻一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的地面和星載原子鐘，也必須采用高性能的 伺服晶振，否則就難于構(gòu)成性能最佳的一級(jí)原子頻標(biāo)。 在現(xiàn)代電子系統(tǒng)和設(shè)備以及精密時(shí)頻計(jì)量等必須頻率控制和管理的領(lǐng)域 中，類型繁多的各種晶振，已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用，并占有“心臟 的顯要地位h 1 。 不論是在軍事領(lǐng)域還是工業(yè)名用領(lǐng)域，晶振都應(yīng)經(jīng)成為電子系統(tǒng)必不可少的原 件，起作用不言而喻。 總之，目前對(duì)晶體振蕩器的需求量比以往任何時(shí)候都大，幾乎在每一項(xiàng)新 的應(yīng)用中都迫切要求提高批量生產(chǎn)的晶體振蕩器的性能，而且這種需求與日俱 增，在這種需求的推動(dòng)下，隨著新器件的不斷涌現(xiàn)，新技術(shù)的不斷采用，晶體 振蕩器的性能也得到了不斷的完善和提高。 隨著應(yīng)用要求的不斷提高，晶體振蕩器自誕生以來取得了快速的發(fā)展。為 了滿足應(yīng)用上的不同需求，石英晶體振蕩器按不同的性能指標(biāo)和補(bǔ)償方式主要 分為以下幾種類型： ( 1 ) 普通晶體振蕩器 這是最簡單也是應(yīng)用較廣泛的一種晶體振蕩器，它用石英晶體作為主要穩(wěn) 頻元件，結(jié)構(gòu)簡單。這種晶振不加恒溫或是任何補(bǔ)償措施，所以溫度變化成為 影響其頻率穩(wěn)定度的主要因素，同時(shí)也是制約其使用的主要因素。在這種晶振 中老化因素引起的頻率變化相對(duì)于溫度引起的變化來說很小，不是主要考慮的。 ( 2 ) 恒溫晶體振蕩器( o c x 0 ) 恒溫晶體振蕩器是把石英晶體諧振器放在恒溫槽中，恒溫槽的好壞直接關(guān) 6 第二章石英晶體振蕩器的頻率溫度特性 系到此種晶振的好壞。通常有單層恒溫和雙層恒溫兩種結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)又分為 側(cè)重于長穩(wěn)、側(cè)重于短穩(wěn)兩種形式。恒溫晶振具有良好的開機(jī)特性，頻率長、 短期穩(wěn)定度高，相位噪聲小。目前恒溫晶振的日老化率好的已經(jīng)接近銣原子鐘 的水平，因此又被稱為高穩(wěn)定度晶體振蕩器。但是，此種晶體振蕩器價(jià)格昂貴， 因此僅適用于對(duì)頻率穩(wěn)定度要求很高的電子設(shè)備及精密測量儀器等設(shè)備中。此 外恒溫晶振加溫時(shí)間較長、體積和功耗都較大，這也限制了其應(yīng)用的范圍，使 其很難在軍事、商業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域占有更大的市場?？焖偌訙匦⌒秃銣鼐w振蕩 器的研制應(yīng)是高穩(wěn)定度晶體振蕩器的發(fā)展方向。 ( 3 ) 溫度補(bǔ)償晶體振蕩器( t c x o ) 這種晶振不用恒溫槽，而是靠內(nèi)部溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)來改善輸出頻率溫度特性。 由于溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的功耗低且不需要預(yù)熱時(shí)間，因而在野外作業(yè)、機(jī)動(dòng) 設(shè)備和移動(dòng)通信中得到了廣泛的應(yīng)用。 ( 4 ) 電壓控制晶體振蕩器( v c x o ) 用外加電壓對(duì)晶振的輸出頻率進(jìn)行控制的一種晶振。由于壓控晶振具有頻 率穩(wěn)定度高、單邊帶噪聲低、線性好、失真小等優(yōu)點(diǎn)，因此在直接f m 調(diào)制系統(tǒng) 如衛(wèi)星通訊、某些數(shù)字傳輸系統(tǒng)中采用v c x o 最為適宜。壓控晶體振蕩器廣泛應(yīng) 用于晶振頻率電校準(zhǔn)、鎖相晶振、網(wǎng)絡(luò)溫補(bǔ)晶振、頻率調(diào)制和頻率捷變技術(shù)中。 ( 5 ) 抗振動(dòng)型晶體振蕩器 為了適應(yīng)比如導(dǎo)彈、衛(wèi)星等空間飛行器上的強(qiáng)烈振動(dòng)、沖擊、離心加速度 等機(jī)械力的作用，必須采用抗振動(dòng)型晶體振蕩器?？拐駝?dòng)型晶體振蕩器的性能， 主要取決于晶體諧振器的抗振性能。因?yàn)榫w具有壓電效應(yīng)，外界的機(jī)械振動(dòng) 必然會(huì)影響其振蕩去頻率，使晶體振蕩頻率受到機(jī)械振動(dòng)頻率的牽制?？拐駝?dòng) 型晶體振蕩器使用無電極式( b v a ) 諧振器較為合適。 ( 6 ) 快速預(yù)熱型晶體振蕩器 由于恒溫晶體振蕩器加電后要經(jīng)過一段預(yù)熱時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)，且 要求穩(wěn)定度愈高，預(yù)熱時(shí)間就愈長。但是有些工程應(yīng)用不允許預(yù)熱時(shí)間過長，于 是快速預(yù)熱性晶體振蕩器便引起了國內(nèi)外研制單位的重視。一般s c 切晶體的這 一特性優(yōu)于a t 切晶體，故快速預(yù)熱型晶體振蕩器選用s c 切晶體較為合適。 ( 7 ) 鐘用晶體振蕩器 鐘用晶體振蕩器主要用于電子手表、彩色電視機(jī)、錄像機(jī)、計(jì)算器、按鈕電 話等設(shè)備，用量很大。由于采用集成電路組成，要求的技術(shù)指標(biāo)又不太高，其裝 7 第二章石英晶體振蕩器的頻率溫度特性 配調(diào)試都十分簡單，應(yīng)用廣泛也很有發(fā)展前途。 ( 8 ) 聲表面波振蕩器 前面所介紹的振蕩器都是聲體波晶體振蕩器。聲體波的振動(dòng)是整體振動(dòng)，能 量分布在整個(gè)石英晶片上，而聲表面波( s a w ) 不是整體振動(dòng)，而是在固體介質(zhì)的 表面形成表面聲波，從而制成表面聲波振蕩器。表面聲波振蕩器非惟諧振型表面 聲波振蕩器和延遲線型表面聲波振蕩器兩種。它的工作頻率一般可以達(dá)到數(shù)百 m h z - - 數(shù)千m u z ，而體積很小，在微波段具有廣闊的發(fā)展前景閻。 2 1 2 溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的技術(shù)參數(shù) 上文介紹了不同類型的晶體振蕩器，不言而喻，不同性能的晶體振蕩器適 應(yīng)不同工程上的需要，發(fā)揮著各自重要的作用。溫度補(bǔ)償晶體振蕩器( t c x o ) 的 主要性能指標(biāo)定義如下： 標(biāo)稱頻率：指所要求的標(biāo)準(zhǔn)工作頻率，用厶來表示。 頻率準(zhǔn)確度：又稱頻率精度，指的是在基準(zhǔn)溫度下( 通常為2 5 c ) ，晶振的 實(shí)際工作頻率廠與標(biāo)稱頻率矗之間的差值，有絕對(duì)頻率精度( 鱸) 與相對(duì)頻率精 度( 廠f ) 之分，如下式： a f = 7 r 一7 r ( 2 1 ) a f = = 丘互( 2 2 ) j】q 式中廠為實(shí)際工作頻率，工為標(biāo)稱頻率。 頻率穩(wěn)定度：主要分為頻率長期穩(wěn)定度和頻率短期穩(wěn)定度。 頻率長期穩(wěn)定度是指年、月、日的頻率穩(wěn)定性比如在一天、一月或一年等 時(shí)間間隔內(nèi)頻率準(zhǔn)確度的最大變化值，通常用相對(duì)頻率穩(wěn)定度萬，即下式： 萬= 堅(jiān)三塑時(shí)間間隔( 2 3 ) ) n 例如某一標(biāo)稱頻率為i o m h z 的晶體振蕩器，在一天內(nèi)測得的頻率中，與標(biāo) 稱頻率偏離最大的一次為9 9 9 9 9 9 i v 仔i z ，則頻率日最大變化值( 日波動(dòng)) 為 萬= 了a f d = 9 9 9 幣9 9 9 礦- 1 0 x 1 0 6 d = l 1 曠d 用式( 2 3 ) 表示頻率長期穩(wěn)定度可信度低，因?yàn)槿魏瓮话l(fā)干擾都會(huì)使這一數(shù) 值變得較大。而用建立在大量觀測基礎(chǔ)上的統(tǒng)計(jì)值來表示頻率長期穩(wěn)定度比較 合理。通常采用均方根值表示，即用在指定的時(shí)間間隔內(nèi)測得的各頻率準(zhǔn)確度 8 第二章石英晶體振蕩器的頻率溫度特性 與其平均值之差的均方根值來表示，如下式： 甌= ( 2 4 ) 式中以為測量次數(shù)，l 等l 為刀個(gè)測量數(shù)據(jù)的平均值。 、3 0 ) 頻率的短期穩(wěn)定度是指在分、秒或毫秒內(nèi)頻率的隨機(jī)變化值。它是由振蕩 器的“相位抖動(dòng) 或“相位噪聲 引起的。頻率瞬時(shí)穩(wěn)定度不能用式( 2 3 ) 計(jì) 算，這是因?yàn)樗矔r(shí)頻率不能直接測定，只能測出頻率在某一時(shí)間內(nèi)的平均值。 也不能用式( 2 4 ) 計(jì)算，因?yàn)殚W變?cè)肼曇鸬念l率不穩(wěn)定其均方根值可能是發(fā)散 的。頻率短期穩(wěn)定度通常用阿倫方差盯2 ( f ) 來表示( r 為每次測量的取樣時(shí)間) ， 阿倫方差計(jì)算式如下式： c r 2 ( f ) 2 熙寺素善( 瓴j 馘) 2 ( 2 5 ) 式中f 為每次測量的取樣時(shí)間，以為測量的組數(shù)。 溫度頻差：即通常所說的頻率溫度特性，它是指在給定的溫度變化范圍內(nèi) 頻率準(zhǔn)確度的最大變化值( 即頻率波動(dòng)) ，通常用相對(duì)溫度頻差磊來表示，其計(jì) 算式如下： i 廠一fl 露= 匕粵溫度變化范圍 ( 2 6 ) 。 1 q 開機(jī)特性：指晶體振蕩器從冷狀態(tài)下開機(jī)后在一定時(shí)間間隔內(nèi)頻率穩(wěn)定度 所能達(dá)到的數(shù)值。一般來說晶振的頻率穩(wěn)定度要求愈高，則所需要的時(shí)間愈長。 頻率老化率：是指在規(guī)定的時(shí)間范圍內(nèi)最大頻率變化率。長穩(wěn)較好就是指 晶振的老化率低。這種長期頻率漂移主要是由石英晶體原件、有源器件和振蕩 電路元件的緩慢變化造成的，故長穩(wěn)較好的晶振長稱低老化率晶振。 功耗、體積、重量：溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的總功耗為p = ，e ，其中，為直流 電源的供給的總電流，單位為安培；e 為直流電源端的電壓，單位為伏特。溫 度補(bǔ)償晶振的振蕩電路形式、補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)型式簡單，隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā) 展，可