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电子基础知识大全:振荡器特点分析

文章来源: 更新时间:2019-03-17 15:54

  多年来,鉴于其高Q值和稳定的温度特性,石英晶体振荡器已成为消费、商业、工业及军工产品的重要时钟源。自2000至2001年的互联网市场衰退之后,石英晶体与晶体振荡器的需求每年以4%~10%的速度稳步增长。

  2008年,石英晶体振荡器的市场规模超过41亿美元。而这一年正是石英振荡器诞生90周年。在我们身边的几乎所有便携式与固定电子设备中都能找到这些石英晶体及晶体振荡器,其中一个很好的范例就是手机。

  在早期,典型的GSM手机有四套不同的压电式频率控制与发生元件:射频声表面波(RFSAW)滤波器(900MHz~2GHz,采用压电式钽酸锂或铌酸锂),用于天线与收发器芯片组之间滤波的发射与接收;如果采用超外差下变频,则具有中频声表面波(IFSAW)滤波器(50~400MHz,主要采用石英);温度补偿晶体振荡器(TCXO)(13/26MHz,采用石英晶体),在收发器合成器中作为时钟参考用于信道化;音叉(32.768kHz,采用石英晶体)用于基带部分的备用定时。

  后来,直接变频技术的成功研发淘汰了许多GSM手机里的中频声表面波滤波器。几年前,具有片上数字补偿晶体振荡器(DCXO)电路的GSM收发器芯片组不再需要TCXO。然而,它仍需要片外的石英晶体振荡器。

  如今,手机似乎不再需要变得更小,因为它们已经相当小了。事实上,一些手机正在变大,以提供消费者所需的更多功能,如多频带、多模式、数码相机、数码摄像机、MP3、GPS、因特网接入、蓝牙和数字电视等。

  与早前认为的片外石英晶体、晶体振荡器,SAW元件的需求随时间推移将越来越少的设想正好相反,如今,手机具有更多这些元件,需要石英音叉、石英晶体振荡器、晶体振荡器、压控晶体振荡器(VCXO)、TCXO与射频声表面波/薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器/双工器。虽然这些元件的独特制造与封装要求使得它们几乎不可能被集成到了成熟的硅基集成电路(IC)平台中,但它们已经变得非常小,并且能够提供良好的频率控制和发生功能,以满足手机设计人员日益严格的要求。

  在有线与无线市场迅猛增长的推动下,石英晶体及其高频版SAW器件正广泛用于各个领域,小到电子玩具中简单的无源石英晶体,大到用于最先进的电信网络骨干网定时的复杂同步定时模块(STM),如表1所示。

  过去几年里,面向娱乐、游戏、便携式市场的电子设备的巨大增长,将石英晶体与晶体振荡器向越来越小型发展的需求推到了空前水平。如今兆赫兹石英晶体的体积已经小到2.0mm×1.6mm,且能够批量组装,这在几年前是难以想象的。至于带金属管封装的32.768kHz石英音叉注塑模型从多年前起就可获得。

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