振蕩器不穩(wěn)定性-一般表達(dá)式

其中QL=諧振器的負(fù)載Q，dφ（ff）是一個(gè)小

在偏離載波的偏移頻率ff處環(huán)路相位的變化

頻率f.回路中的系統(tǒng)性相位變化和相位噪聲可能源于諧振器或維持器

電路。最大化QL有助于減少噪聲和環(huán)境引起的維持電子設(shè)備變化的影響。在設(shè)計(jì)合理的振蕩器中，短期不穩(wěn)定性由諧振器在小于諧振器半帶寬的偏移頻率下的穩(wěn)定性決定，由維持電路和較大偏移時(shí)從環(huán)路輸送的功率量決定。

維持電路引起的不穩(wěn)定

?負(fù)載電抗變化-向晶體中添加負(fù)載電容會(huì)改變頻率

?示例：如果C0=5 pF，C1=14fF，CL=20pF，則ΔCL=10 fF

（=5 X 10-4）導(dǎo)致≈1 X 10-7的頻率變化，并且CL老化

每天10ppm會(huì)導(dǎo)致振蕩器每天2 X 10-9次老化。

?驅(qū)動(dòng)電平變化：對于10 MHz的第三次SC切割，通常每平方米10-8個(gè)。

?晶體上的直流偏壓也會(huì)導(dǎo)致振蕩器老化。

振蕩器不穩(wěn)定性-調(diào)諧電路

許多振蕩器包含調(diào)諧電路，以抑制不需要的模式，如匹配電路和濾波器。調(diào)諧電路電感和電容的微小變化的影響由下式給出：

其中BW是濾波器的帶寬，ff是濾波器中心頻率與載波頻率的頻率偏移，QL是諧振器的負(fù)載Q，Qc、Lc和Cc分別是調(diào)諧電路的Q、電感和電容。

振蕩器不穩(wěn)定-電路噪聲

維持電路中的閃爍PM噪聲導(dǎo)致閃爍FM對振蕩器輸出頻率的貢獻(xiàn)，由下式給出：

其中ff是載波頻率f的頻率偏移，QL是電路中諧振器的負(fù)載Q，ckt（1Hz）是ff=1Hz時(shí)的閃爍PM噪聲，τ是閃爍下限范圍內(nèi)的任何測量時(shí)間。對于QL=106和上ckt（1Hz）=-140dBc/Hz，σy（τ）=8.3 x 10-14。（已實(shí)現(xiàn)ckt（1Hz）=-155dBc/Hz。）

振蕩器不穩(wěn)定性-外部負(fù)載

如果外部負(fù)載發(fā)生變化，反射回振蕩器的信號的幅度或相位也會(huì)發(fā)生變化。這個(gè)

到達(dá)振蕩回路的信號部分會(huì)改變振蕩相位，從而改變頻率

其中Γ是負(fù)載的VSWR，θ是反射波的相位角；例如，如果Q~106，隔離度~40 dB

（即，~10-4），那么最壞的情況（100%反射）拉動(dòng)是

~5 x 10-9。AVSWR為2時(shí)，最大拉力僅降低了3倍。負(fù)載牽引問題在較高頻率下變得更糟，因?yàn)镼和隔離度都較低。

振蕩器輸出

大多數(shù)用戶需要正弦波、TTL兼容、CMOS兼容或ECL兼容的輸出。后三種可以簡單地由正弦波產(chǎn)生。四種輸出類型是如下圖所示，虛線表示供應(yīng)電壓輸入，粗實(shí)線表示輸出。（正弦波振蕩器沒有“標(biāo)準(zhǔn)”輸入電壓

CMOS的電壓范圍通常為1V至10V。）

為什么選擇Quartz？

石英是唯一已知具有以下特性組合的材料：

?壓電（“壓電”；piezein=按壓，希臘語）

?存在零溫度系數(shù)切割

?存在應(yīng)力補(bǔ)償切割

?低損耗（即高Q值）

?易于加工；在“正常”條件下，除氟化物和熱堿蝕刻劑外，在所有物質(zhì)中的溶解度都很低；堅(jiān)硬但不脆

?自然資源豐富；易于大量生長，成本低，純度和純度相對較高。在人造單晶中，石英的年產(chǎn)量約為3000噸，僅次于硅生長量（截至1997年，每年生長的硅是硅的3到4倍）。

壓電效應(yīng)

壓電效應(yīng)在壓電晶體的機(jī)械性能和電路之間提供了耦合。

石英的壓電效應(yīng)

在石英中，所示的五個(gè)應(yīng)變分量可能是由電場產(chǎn)生的。下一頁所示的模式可以通過適當(dāng)放置和形狀的電極來激發(fā)。由場的Y分量產(chǎn)生的圍繞Z軸的剪切應(yīng)變用于旋轉(zhuǎn)Y切割系列，包括AT、BT和ST切割。

運(yùn)動(dòng)模式

（單擊模式名稱查看動(dòng)畫。）

厚度剪切晶體的運(yùn)動(dòng)

諧振器振動(dòng)振幅分布

石英晶體的泛音響應(yīng)

石英具有高度各向異性

l石英的性質(zhì)隨結(jié)晶方向變化很大。

例如，當(dāng)石英球在HF中被蝕刻得很深時(shí)

當(dāng)沿Z軸觀察時(shí)球體呈現(xiàn)三角形形狀并且當(dāng)沿Y軸觀察時(shí)呈現(xiàn)透鏡形狀。蝕刻速率為

沿著最快蝕刻速率方向（Z方向）比沿著最慢方向（慢X方向）快100倍以上。

l熱膨脹系數(shù)為7.8 x 10-6/C沿Z方向，14.3 x 10-6/C垂直于Z方向；因此，密度的溫度系數(shù)為-36.4 x 10-6/C

l彈性常數(shù)的溫度系數(shù)范圍為-3300 x 10-6/C（適用于C12）至+164 x 10-6/C（適用于C66）。

l對于適當(dāng)?shù)那懈罱嵌龋耙豁?a target="_blank">Tf中前兩項(xiàng)的總和被第三項(xiàng)（即溫度）抵消

石英中存在補(bǔ)償切割。（見下頁。）