恒溫晶振常用的SC切晶片有什么優(yōu)點(diǎn)？

恒溫晶振將高精度的晶體和振蕩電路放置于恒溫槽中。恒溫槽保護(hù)晶體不受到外部溫度變化的影響，從而避免石英晶體頻偏，達(dá)到穩(wěn)定的頻率輸出。OCXO的石英晶片主要采用SC切割(也叫應(yīng)力補(bǔ)償切割)。

一、為什么使用SC切割?

SC切切割角度是基于x,y,z基礎(chǔ)坐標(biāo)的雙旋轉(zhuǎn)如左圖所示。雙旋轉(zhuǎn)的切角分別為21.93°(橫坐標(biāo)) 和 34.11°(縱坐標(biāo))如圖所示。

1. 開機(jī)特性好

通電后可快速達(dá)到穩(wěn)定的工作頻率，因?yàn)镾C切對(duì)熱變化和物理應(yīng)力有低敏感度。

2. 振幅效應(yīng)小

SC切的振幅效應(yīng)大約是AT切割的一半，SC切晶振的激勵(lì)功率可以大一倍，且不增加老化。

3. 低老化率

SC切晶片低應(yīng)力，由應(yīng)力弛豫造成的老化率很小。

4. 短期穩(wěn)定性好

高激勵(lì)功率可以降低白噪聲, 從而降低了遠(yuǎn)端相噪, 可達(dá)-170dBc/Hz.

SC切的應(yīng)力和熱沖擊低敏感的特性實(shí)現(xiàn)了低近端相噪, 可達(dá)-120 ~ -140dBc/Hz@10Hz。

二、長(zhǎng)期和短期頻率穩(wěn)定度的含義?

1.長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度

頻率隨著時(shí)間的定向漂移，也稱為老化aging。老化在學(xué)術(shù)界被認(rèn)為是‘質(zhì)量遷移’和‘應(yīng)力馳豫’這兩個(gè)原因產(chǎn)生的。

1.1質(zhì)量遷移

在生產(chǎn)過程中，無(wú)論做任何清潔處理，晶片表面會(huì)殘留一些污染物。當(dāng)晶振加電振蕩時(shí)，殘留在晶片上的物質(zhì)會(huì)因振蕩而抖下來(lái)，導(dǎo)致振蕩頻率不斷升高。這是由質(zhì)量遷移引起的正向老化。

1.2應(yīng)力馳豫

石英片在切割，研磨，拋光等過程中會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力。電極，外殼等也會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。應(yīng)力隨著材料的疲勞而消失，導(dǎo)致諧振器振蕩頻率逐漸降低，而產(chǎn)生負(fù)向老化。SC切割(應(yīng)力補(bǔ)償切割)的晶片具有較好的特性可以改善這一問題。

晶振廠家根據(jù)不同產(chǎn)品屬性來(lái)設(shè)置不同的老化溫度和時(shí)間。對(duì)晶片進(jìn)行加速老化，使得晶片趨近于穩(wěn)定精度來(lái)提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

2.短期頻率穩(wěn)定度

晶振的短期頻率穩(wěn)定度由噪聲Noise引起導(dǎo)致的頻率不穩(wěn)定。從頻域來(lái)看，對(duì)應(yīng)的參數(shù)是相位噪聲Phase Noise;從時(shí)域來(lái)看，對(duì)應(yīng)的參數(shù)是抖動(dòng)Jitter。時(shí)間和頻域之間的關(guān)系互為倒數(shù)Time=1/Frequency。