進(jìn)口有源晶振的加速度靈敏度特性
來源：http://cnhxbh.com 作者：金洛鑫電子 2018年10月08
與石英水晶組件相關(guān)的參數(shù)和性能有一點點復(fù)雜，尤其是高端的有源晶振，經(jīng)常有客戶要求達(dá)到低功耗、低電壓、低相噪、低相位抖動，靈敏度，低Q值等性能，許多采購只是按照工程提供的信息，找供應(yīng)商說明，然而也并沒有真正了解。做為晶振采購，可以不用完全了解，但至少懂一些，才好跟供應(yīng)商溝通，接下來為大家詳情解答下，什么是石英晶振的G靈敏度和相關(guān)的知識。
每個石英晶體的共振頻率受加速力的影響。的本質(zhì)效果取決于所施加的力的類型。靜態(tài)重力的變化是經(jīng)歷諸如傾斜或旋轉(zhuǎn)將導(dǎo)致頻率的階躍偏移。與時間相關(guān)加速或振動將頻率調(diào)制輸出。沖擊脈沖會引起尖銳輸出頻率的暫時擾動。
這些頻率偏移的大小取決于石英晶體的加速度或“g敏感度”矢量和應(yīng)用加速力的特征。體模的典型g靈敏度范圍石英晶振可以跨越幾個數(shù)量級，從精細(xì)制造的每克不到1x10-10對于低成本的AT，精密SC切割至大于1x10-7/g。 [1]由于這些影響的幅度相對較小，因此它們在許多用中都未被發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)振蕩器，如VCXO和時鐘。
然而，對于精密恒溫振蕩器或那些經(jīng)受嚴(yán)苛環(huán)境條件的振蕩器，固有的加速度靈敏度可能非常顯著。如果振蕩器部署在高振動環(huán)境中如機載平臺，增加的相位噪聲會降低系統(tǒng)性能所有其他噪音源加起來。但即使在良性環(huán)境中，也可能會遇到高穩(wěn)定性的OCXO晶振顯著的頻率變化。了解振蕩器的運行環(huán)境經(jīng)驗和對石英晶體加速度靈敏度的理解，有可能預(yù)測并計劃預(yù)期的頻率誤差。
石英諧振器G靈敏度矢量的描述
石英晶體振蕩器的g靈敏度通常通過相互測量三個屬性來表征垂直軸。然而，石英的固有加速特性由單個矢量at組成一些角度，通常與包裝的任何面不垂直。（見圖1）通過測量個體相互正交在x，y和z軸上的組件，有可能確定敏感度的大小和方向矢量，使用以下三角標(biāo)識，可以計算Δmax的特征。
一旦知道了θmax的大小和角度方向，就會產(chǎn)生預(yù)期的外部影響可以確定在任何方向上施加的加速力。當(dāng)方向的時候施加力平行于θmax軸對晶振的影響最大頻率。當(dāng)施加的力的角度遠(yuǎn)離平行于θmax的軸移動時，得到的結(jié)果效果作為角度Alpha的余弦滾動。因此，圓圈的定義如圖2所示?；蛘?，如果從所有三個維度看，將描述沿其軸具有λmax的球體。因此，結(jié)果作為函數(shù)的晶體在任何方向上的g-靈敏度由下式給出：
實現(xiàn)“零”G靈敏度的方向
當(dāng)力沿相反方向施加時，頻移幅度相等但符號相反生成，定義了圖2中所示的第二個圓。由于gsensitivity的向量和余弦性質(zhì)矢量存在零g靈敏度的平面，其由垂直于θmax的平面定義。這說明了施加在垂直于λmax的晶體上的任何力都會產(chǎn)生一個對頻率影響最小。（見圖2）
G靈敏度測量方法
必須進(jìn)行相對較小的頻移在表征水晶時測量石英水晶振蕩子的g靈敏度。一種方式對a進(jìn)行基本測量精密振蕩器是用來改變的在地球的引力場中引起振蕩器頻率的變化。這種技術(shù)被稱為“2-g提示“方法。頻率變化是以單位為單位來衡量的倒過來了。凈效應(yīng)是變化2g。因此，金額頻移的測量分為2是振蕩器的g靈敏度那個軸。然后程序重復(fù)其他兩個軸。雖然在概念上很簡單，但這個方法需要穩(wěn)定的振蕩器能夠持續(xù)衡量發(fā)生的小頻率變化。
為了獲得精確的動態(tài)測量，在測量進(jìn)口晶體振蕩器的性能的同時施加振動?？梢允褂脴?biāo)準(zhǔn)FM確定感應(yīng)邊帶的水平調(diào)制指數(shù)公式：
Sideband Level(dB)=20log (△f/2fm ) (6)
每個石英晶體的共振頻率受加速力的影響。的本質(zhì)效果取決于所施加的力的類型。靜態(tài)重力的變化是經(jīng)歷諸如傾斜或旋轉(zhuǎn)將導(dǎo)致頻率的階躍偏移。與時間相關(guān)加速或振動將頻率調(diào)制輸出。沖擊脈沖會引起尖銳輸出頻率的暫時擾動。
這些頻率偏移的大小取決于石英晶體的加速度或“g敏感度”矢量和應(yīng)用加速力的特征。體模的典型g靈敏度范圍石英晶振可以跨越幾個數(shù)量級，從精細(xì)制造的每克不到1x10-10對于低成本的AT，精密SC切割至大于1x10-7/g。 [1]由于這些影響的幅度相對較小，因此它們在許多用中都未被發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)振蕩器，如VCXO和時鐘。
然而，對于精密恒溫振蕩器或那些經(jīng)受嚴(yán)苛環(huán)境條件的振蕩器，固有的加速度靈敏度可能非常顯著。如果振蕩器部署在高振動環(huán)境中如機載平臺，增加的相位噪聲會降低系統(tǒng)性能所有其他噪音源加起來。但即使在良性環(huán)境中，也可能會遇到高穩(wěn)定性的OCXO晶振顯著的頻率變化。了解振蕩器的運行環(huán)境經(jīng)驗和對石英晶體加速度靈敏度的理解，有可能預(yù)測并計劃預(yù)期的頻率誤差。
石英諧振器G靈敏度矢量的描述
石英晶體振蕩器的g靈敏度通常通過相互測量三個屬性來表征垂直軸。然而，石英的固有加速特性由單個矢量at組成一些角度，通常與包裝的任何面不垂直。（見圖1）通過測量個體相互正交在x，y和z軸上的組件，有可能確定敏感度的大小和方向矢量，使用以下三角標(biāo)識，可以計算Δmax的特征。
一旦知道了θmax的大小和角度方向，就會產(chǎn)生預(yù)期的外部影響可以確定在任何方向上施加的加速力。當(dāng)方向的時候施加力平行于θmax軸對晶振的影響最大頻率。當(dāng)施加的力的角度遠(yuǎn)離平行于θmax的軸移動時，得到的結(jié)果效果作為角度Alpha的余弦滾動。因此，圓圈的定義如圖2所示?；蛘?，如果從所有三個維度看，將描述沿其軸具有λmax的球體。因此，結(jié)果作為函數(shù)的晶體在任何方向上的g-靈敏度由下式給出：
實現(xiàn)“零”G靈敏度的方向
當(dāng)力沿相反方向施加時，頻移幅度相等但符號相反生成，定義了圖2中所示的第二個圓。由于gsensitivity的向量和余弦性質(zhì)矢量存在零g靈敏度的平面，其由垂直于θmax的平面定義。這說明了施加在垂直于λmax的晶體上的任何力都會產(chǎn)生一個對頻率影響最小。（見圖2）
G靈敏度測量方法
必須進(jìn)行相對較小的頻移在表征水晶時測量石英水晶振蕩子的g靈敏度。一種方式對a進(jìn)行基本測量精密振蕩器是用來改變的在地球的引力場中引起振蕩器頻率的變化。這種技術(shù)被稱為“2-g提示“方法。頻率變化是以單位為單位來衡量的倒過來了。凈效應(yīng)是變化2g。因此，金額頻移的測量分為2是振蕩器的g靈敏度那個軸。然后程序重復(fù)其他兩個軸。雖然在概念上很簡單，但這個方法需要穩(wěn)定的振蕩器能夠持續(xù)衡量發(fā)生的小頻率變化。
為了獲得精確的動態(tài)測量，在測量進(jìn)口晶體振蕩器的性能的同時施加振動?？梢允褂脴?biāo)準(zhǔn)FM確定感應(yīng)邊帶的水平調(diào)制指數(shù)公式：
Sideband Level(dB)=20log (△f/2fm ) (6)
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