晶體振蕩器

內(nèi)容概要

　　本書系統(tǒng)地闡述了低老化率晶體振蕩器、低噪聲晶體振蕩器、壓控晶體振蕩器、集成電路晶體振蕩器、溫度補(bǔ)償晶體振蕩器和MEMs振蕩器的工作原理和設(shè)計(jì)方法。為了幫助讀者能深入理解各種類型的振蕩電路，書中對(duì)諧振器的性能、電噪聲和低噪聲電子電路、頻率穩(wěn)定度的表征等問(wèn)題都作了較為詳細(xì)的敘述?！　”緯晒氖聲r(shí)間頻率控制的工程技術(shù)人員、大專院校有關(guān)專業(yè)的教師和學(xué)生參考，也可作為壓電技術(shù)、通信技術(shù)、儀器儀表、計(jì)量測(cè)試、導(dǎo)航雷達(dá)和航空航天等行業(yè)專業(yè)人員的參考書。

作者簡(jiǎn)介

趙聲衡 湖南大學(xué)教授 趙英  湖南大學(xué)教師

書籍目錄

前言第1章　頻譜分析概要1.1　周期信號(hào)的頻譜1.2　非周期信號(hào)的頻譜1.3　線性系統(tǒng)響應(yīng)的時(shí)域求解1.4　能量頻譜和功率頻譜1.5　拉普拉斯變換1.6　線性系統(tǒng)響應(yīng)的頻域求解1.7　隨機(jī)過(guò)程的頻譜1.7.1　隨機(jī)過(guò)程及其統(tǒng)計(jì)特性1.7.2　平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程的統(tǒng)計(jì)特性1.7.3　平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程的功率譜密度1.7.4　頻率起伏功率譜密度與相位抖動(dòng)功率譜密度的關(guān)系1.7.5　維納-欣欽（Wiene-Khinchin）定理1.7.6　線性系統(tǒng)對(duì)隨機(jī)輸入的響應(yīng)參考文獻(xiàn)第2章　電噪聲2.1　熱噪聲2.2　散彈噪聲2.3　閃變?cè)肼?.4　爆裂噪聲參考文獻(xiàn)第3章　頻率源特性的表征3.1　反饋振蕩器噪聲譜的簡(jiǎn)單模型3.2　振蕩信號(hào)的模型3.3　頻率穩(wěn)定度的頻域表征3.4　頻率穩(wěn)定度的時(shí)域表征3.4.1　真方差3.4.2　采樣方差3.4.3　無(wú)間隙二采樣方差——阿倫方差3.4.4　修正的阿倫方差3.5　時(shí)域測(cè)量之間的轉(zhuǎn)換3.6　時(shí)域和頻域測(cè)量之間的轉(zhuǎn)換3.6.1　真方差與譜密度的關(guān)系3.6.2　取樣方差和譜密度的關(guān)系3.6.3　二取樣方差與譜密度的關(guān)系參考文獻(xiàn)第4章　石英晶體振蕩器概論4.1　幾種重要切型的石英諧振器4.2　石英諧振器的阻抗-頻率特性4.3　與電容串聯(lián)的石英諧振器4.4　與電容和電感串聯(lián)的石英諧振器4.5　并聯(lián)晶體振蕩器的復(fù)數(shù)振蕩方程4.6　米勒振蕩電路4.7　皮爾斯振蕩電路4.8　柯爾匹茲振蕩電路4.9　克拉普振蕩電路4.10　串聯(lián)晶體振蕩器的復(fù)數(shù)振蕩方程4.11　巴特勒共基串聯(lián)振蕩電路4.12　希格勒串聯(lián)振蕩電路參考文獻(xiàn)第5章　低老化率晶體振蕩器5.1　晶振頻率漂移的主要機(jī)理5.2　石英諧振器的在線品質(zhì)因數(shù)5.3　振蕩電路的設(shè)計(jì)5.4　幅度放大器5.5　輸出放大器5.6　B模抑制網(wǎng)絡(luò)5.7　晶體振蕩器的負(fù)載效應(yīng)5.8　晶體管參數(shù)對(duì)日頻率波動(dòng)的影響5.9　雙層恒溫晶體振蕩器5.10　單層恒溫晶體振蕩器5.11　快速預(yù)熱戰(zhàn)術(shù)晶體振蕩器5.12　可馴晶體振蕩器5.13　微機(jī)控制低老化晶體振蕩器參考文獻(xiàn)第6章　低噪聲晶體振蕩器6.1　放大器的噪聲6.2　共射組態(tài)晶體管的噪聲6.2.1　噪聲模型和等效輸入噪聲6.2.2　晶體管的En-In噪聲模型6.2.3　共射組態(tài)晶體管噪聲系數(shù)6.3　共基組態(tài)晶體管的噪聲6.4　共集組態(tài)晶體管的噪聲6.5　振蕩電路的相位噪聲6.6　低噪聲晶體振蕩器的設(shè)計(jì)原則6.7　低噪聲晶體振蕩器實(shí)例6.8　高頻晶體振蕩器短穩(wěn)的估算6.9　串聯(lián)型高頻晶體振蕩器6.10　并聯(lián)型高頻晶體振蕩器6.11　平衡反饋晶體振蕩器6.12　實(shí)際的平衡反饋振蕩電路參考文獻(xiàn)第7章　壓控晶體振蕩器7.1　壓控晶體振蕩器對(duì)石英諧振器的要求7.2　變?nèi)荻O管7.3　擴(kuò)展頻偏網(wǎng)絡(luò)的電抗特性7.3.1　諧振器和電容串聯(lián)時(shí)的電抗-頻率特性7.3.2　諧振器和電感串聯(lián)時(shí)的電抗-頻率特性7.3.3　諧振器與電容電感串聯(lián)時(shí)的電抗-頻率特性7.3.4　諧振器和電感并聯(lián)時(shí)的電抗-頻率特性7.3.5　諧振器和加感網(wǎng)絡(luò)相連時(shí)的電抗-頻率特性7.4　λ/4阻抗變換網(wǎng)絡(luò)7.5　鉭酸鋰壓控晶體振蕩器7.6　壓控網(wǎng)絡(luò)的壓控靈敏度和線性度7.7　壓控頻偏與頻率穩(wěn)定度的關(guān)系7.8　電源電壓對(duì)壓控晶振壓控特性的影響7.9　壓控晶振中頻率的異常跳變7.10　壓控晶體振蕩器實(shí)例參考文獻(xiàn)第8章　集成電路晶體振蕩器8.1　門振蕩器8.2　中精度模擬集成電路晶體振蕩器8.3　集成化高穩(wěn)晶體振蕩器8.4　小型混合式恒溫晶體振蕩器8.5　模擬-數(shù)字混合集成晶體振蕩器8.6　單片集成高穩(wěn)晶體振蕩器參考文獻(xiàn)第9章　溫度補(bǔ)償晶體振蕩器9.1　參數(shù)溫度補(bǔ)償晶振9.2　對(duì)諧振器靜態(tài)電容的補(bǔ)償9.3　電流補(bǔ)償溫補(bǔ)晶振9.4　使用變?nèi)荻O管的溫補(bǔ)晶振9.5　網(wǎng)絡(luò)模擬溫補(bǔ)晶振9.6　網(wǎng)絡(luò)模擬溫補(bǔ)晶振實(shí)例參考文獻(xiàn)第10章　MEMS振蕩器10.1　MEMS諧振器的最早設(shè)想10.2　懸臂梁型諧振柵晶體管諧振器10.　3撓曲型調(diào)諧器10.4　使用新封裝技術(shù)制作諧振器和振蕩器10.4.1　新封裝技術(shù)10.4.2　基于新封裝技術(shù)的MEMS振蕩器10.5　MEMS諧振器和振蕩器的生產(chǎn)現(xiàn)狀參考文獻(xiàn)第11章　晶體振蕩器應(yīng)用指南11.1　石英諧振器11.1.1　AT切型石英諧振器11.1.2　BT切型石英諧振器11.1.3　FC切型石英諧振器11.1.4　SC切型石英諧振器11.2　石英諧振器的封裝11.2.1　高真空玻璃殼封裝11.2.2　真空金屬殼冷壓焊和電阻焊封裝11.2.3　TO型真空封裝諧振器11.3　長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度11.3.1　老化的原因11.3.2　老化的表征11.4　短期頻率穩(wěn)定度11.4.1　電噪聲11.4.2　頻率穩(wěn)定度的頻域表征11.4.3　頻率穩(wěn)定度的時(shí)域表征附錄

章節(jié)摘錄

　　第5章　低老化率晶體振蕩器　　晶體振蕩器按其性能和用途的不同，可分為長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度較好和短期頻率穩(wěn)定度較好兩類。前者常稱為低老化晶振，后者常稱為低噪聲晶振。本章的任務(wù)就是對(duì)低老化晶振的設(shè)計(jì)和制造作較為詳細(xì)的說(shuō)明，并提供一些較為成功的實(shí)例給大家參考?！　∧壳?，長(zhǎng)穩(wěn)較好的晶振，其最好的老化率已達(dá)10-2/d，已接近銣原子頻標(biāo)的水平。但與銫原子頻標(biāo)和氫原子頻標(biāo)相比，大約還差2-3個(gè)數(shù)量級(jí)。至今原子頻標(biāo)還不能完全取代晶體振蕩器。原因之一是晶振的價(jià)格較低，且壽命較長(zhǎng)。從理論上說(shuō)。晶振的壽命是無(wú)限的，而且運(yùn)行時(shí)間愈長(zhǎng)，其老化率愈低。原子頻標(biāo)的壽命近年來(lái)有很大提高，但最多也不過(guò)15-20年。另一原因是原子頻標(biāo)的短穩(wěn)比晶振的短穩(wěn)差。因此，所有原子頻標(biāo)的輸出實(shí)際上都是被它鎖定的晶體振蕩器的輸出。這一輸出信號(hào)既具有原子頻標(biāo)的低老化率，又具有晶體振蕩器優(yōu)良的短穩(wěn)特性?！　∪绻д竦睦匣誓芨纳埔坏絻蓚€(gè)數(shù)量級(jí)，則晶振就初步具有與原子頻標(biāo)抗衡的能力。但遺憾的是，從上個(gè)世紀(jì)七十年代至今，晶振的老化率一直停留在10-11/d這個(gè)水平上。什么時(shí)候以何種方式突破這一瓶頸，現(xiàn)在還很難說(shuō)清楚?！　〉屠匣示д穸际呛銣鼐д?。恒溫槽的好壞直接關(guān)系到晶振的好壞。有關(guān)恒溫槽的內(nèi)容，作者已在先期出版的《精密恒溫槽原理》一書中作了詳細(xì)的說(shuō)明故本章只在必要時(shí)才會(huì)略微提及?！　?.1　晶振頻率漂移的主要機(jī)理[1～6]　　引起晶振頻率漂移的首要原因是石英諧振器的參數(shù)隨時(shí)間變化。在諧振器的四個(gè)參數(shù)Co、Rq、Ca、La當(dāng)中，Co決定于石英的介電常數(shù)和石英片及電極的幾何尺寸。這些因素基本上是穩(wěn)定的，因而Co比較穩(wěn)定，不會(huì)引起頻率的漂移。Rq的變化只會(huì)引起振蕩幅度的變化，對(duì)頻率的影響極小。所以石英諧振器參數(shù)隨時(shí)間的變化主要是Cq和Lq的變化?！　≈C振器參數(shù)老化的原因是極為復(fù)雜的，也是多方面的。首先，石英材料本身就存在老化效應(yīng)。雖說(shuō)水晶是一種物理、化學(xué)性能十分穩(wěn)定的材料，但石英振蕩器頻率的老化率如此之低，以致石英材料的任何微小變化都會(huì)引起可觀的頻率漂移。石英材料的變化是指材料中雜質(zhì)原子、填隙原子和晶格空位等缺陷的重新分布。缺隙的重新分布引起諧振器彈性系數(shù)的變化，從而導(dǎo)致頻率的漂移。要減小這種漂移首先應(yīng)選用較好的水晶材料。常用的水晶有天然和人造的兩種。

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