ResonansmoderEn kvartskristall ger både serie och parallellresonans. Vid resonansfrekvenser under 30 MHz kan den drivas i antingen som serie eller parallellresonans. Vid frekvenser över 30 MHz (upp till >200MHz) drivs den i serieresonans. Utfrekvensen från oscillatorn är antingen kristallens resonansfrekvens (grundfrekvens) eller en multipel av resonansen (övertonsfrekvens). Högfrekventa kristalloscillatorer är konstruerade för att arbeta på tredje, femte, eller sjunde övertonen. Att tillverka kristaller tunna nog för resonansfrekvenser >30MHz är svårt och de blir då mycket mekaniskt spröda och ömtåliga. TemperaturberoendeEn kristalls temperaturkarakteristik är beroende av vilket snitt kristallen har och vilket Q-värde. Faktorer, som påverkar Q- värdet, är graden av drivning, ytfinishen (poleringen), limning och montering, defekter i kristallen och elektrodernas anslutningar (s.k. bindning). Yttre miljöeffekter som temperatur, fukt, tryck, vibration, stötar etc. påverkar resonansfrekvensen hos kvartskristallen. Vid höga krav på kvartsoscillatorns långtidsstabilitet och åldrande måste oscillatorn monteras i ett hermetiskt tillslutet glasrör eller metallkåpa. Behållaren fylls vanligtvis med kväve- eller heliumgas och i vissa fall undertryck (vakuum). Hela behållaren placeras sedan i en noggrant temperaturstabiliserad ugn. Ugnen kan sedan monteras på stötdämpare för att förhindra påverkan av externa mekaniska vibrationer och stötar. Ugnen och oscillatorkretsen måste också ha stabila matningsspänningar. Långtidsstabiliteten begränsas sedan av åldrandet av kristallen. (Främmande atomer diffunderar in i kristallen eller vandrar ut). Oscillator med utmärkt kortsiktlig stabilitet är TCXO (temperaturkompenserad oscillator). Begränsningarna i stabilitet beror här på oscillatorkretsens ingående komponenters temperaturberoende (temperaturstabilitet). Problemet med temperaturkompenseringen av TCXO är att kristallens temperaturkoefficient inte är linjär. Detta innebär att utformningen av kompenseringskretsarna blir komplicerad. TCXOs effektförlust är större än en vanlig oscillator, som beror på att det krävs flera komponenter. TCXO används allmänt där stabila frekvenskällor behövs. De är billigare och mindre än en ugnsstabiliserad oscillator. (De är idealiska för många bärbara enheter, som kräver en någorlunda stabil frekvenskälla.) Tidbasoscillatorn Tre olika typer av kristalloscillatorer för olika krav är: UCXO Standardoscillator (10-1 ppm) TCXO Temperaturkompenserad oscillator (1-0,1 ppm) OCXO Ugnsstabiliserad oscillator (0,01-0,001 ppm)
|