Samlingar

Åldrande av kvartskristall: långsiktig stabilitet och noggrannhet

Åldrande av kvartskristall: långsiktig stabilitet och noggrannhet

Kvartskristallresonatorer används i filter och oscillatorer som högpresterande resonanskretsar.

Dessa resonatorer är kända för sin höga prestanda och stabilitet, men de ändrar frekvensen mycket lite med tiden i en process som kallas åldrande.

Även om frekvensvariationerna är små är de permanenta och kan ha en effekt i vissa applikationer där frekvensnoggrannheten är av stor betydelse.

Det är möjligen för att minimera de förändringar som orsakas av kvartskristallåldringsbehållare tillverkningsprocessen och används.

Grunderna för åldrande av kvartskristall

Åldring av kvartskristall orsakas av många olika faktorer. Differnets kristaller åldras i olika takt och detta kan hänföras till ett antal faktorer: vissa i tillverkningsprocessen och andra för det sätt som de används.

  • Förändring av kristallyta:
  • Förorening av kristallgitter:
  • Termiska effekter:
  • Trådtrötthet:
  • Friktionsslitage:
  • Körnivå:

Åldringsnivån kan minimeras på ett antal sätt både vid tillverkning och användning:

  • Minskar åldrandet vid tillverkningen: Under tillverkningen bör de kapslas in i en inert gasmiljö, och säkerställa att de har en god tätning så att andra gaser inte tränger in. De sista stadierna av beredningen av kristallämnet måste också beredas så fint som möjligt. I stället för att lappa ämnet för att få det till rätt dimensioner används kemisk etsning. På detta sätt orsakas det minimala avbrottet för kristallgitteret och detta minskar inträngningen av föroreningar över tid som orsakar åldrande.
  • Minskar åldrandet vid användning: Utformningen av kretsen där kristallen kommer att användas har också en effekt. Genom att hålla drivnivåerna låga igen blir kristallåldringen mindre.

Som förväntat varierar förändringstakten för kristallfrekvensen med tiden efter tillverkningen. Den maximala frekvensändringen sker omedelbart efter tillverkningen och förfaller därefter. Som en guide visar man att det är snabbast under de första 45 dagarna av driften. Ändå finns det alltid en viss grad av åldrande under hela kristallens liv. Med tanke på det faktum att den största förändringsgraden sker direkt efter tillverkningen körs artiklar med hög tolerans under en tid innan de skickas. I objekt med mycket hög tolerans kan detta sträcka sig till några månaders drift.

När åldringsgraden har löst sig konstateras att typiska siffror kan anges för många typer. Man har funnit att en av huvudvariationerna är den typ av inkapsling som används. De två vanligaste inkapslingsmetoderna för genomgående hålkristaller är motståndssvets och kallsvetsning. Dessa ger vanligtvis siffror på cirka 5 delar per miljon (ppm) för en motståndssvetsförseglad inkapsling och 2 ppm för en kallsvetsförseglad inkapsling med en HC43 / U-hållare. Dessa rör sig båda nedåt. Glasinkapslade kristaller kan också hittas vid vissa tillfällen. Dessa tenderar att röra sig uppåt och kan ha en tolerans eller något mindre än 5 ppm. Det finns också ett brett utbud av ytmonterade kristaller. Ett typiskt plastförpackning eller ett glassvetspaket kan ge cirka ± 5 ppm medan ett metallsvetspaket kan ge mindre än 3 ppm.

Om kristallen hålls i samma krets och vid samma temperatur kan effekterna av åldrande stabiliseras efter några års drift. Men om dessa ändras kan de orsaka att åldringsgraden förändras. Det kan till och med ändra riktning.

Minimerar åldringseffekter

Renheten i miljön runt kristallen är ett av de viktigaste sätten att minska åldrandet. Det är därför viktigt att se till att kristallförpackningen eller inkapslingen inte skadas i alla fall. Tätningen ska inte skadas eller stiften böjas eftersom det kan bryta tätningen.

Där mycket hög prestanda krävs, kommer oscillatorerna ofta att bli föråldrade, dvs. köras vid temperatur för att säkerställa att perioden för maximal åldringsgrad har passerat innan enheten levereras.

Effekterna av kvartskristallresonatoråldring kommer alltid att vara närvarande. Som ett resultat är det nödvändigt att tillhandahålla metoder för finjustering av frekvensen i kretsar där frekvensnoggrannhet är av yttersta vikt. Det är också nödvändigt att ha en periodisk kalibrering där frekvensnoggrannhet är viktig. I många kretsar är frågan kanske inte viktig. För att minimera effekterna av kristallåldring kan rätt kristaller köpas och sedan kan alla kretsar utformas för att minimera effekterna. Att hålla kristallen vid en jämn temperatur hjälper också.


Titta på videon: Skydda ditt hem från negativ energi (November 2021).