振蕩器不穩定性-一般表達式

其中QL=諧振器的負載Q，dφ（ff）是一個小

在偏離載波的偏移頻率ff處環路相位的變化

頻率f.回路中的系統性相位變化和相位噪聲可能源于諧振器或維持器

電路。最大化QL有助于減少噪聲和環境引起的維持電子設備變化的影響。在設計合理的振蕩器中，短期不穩定性由諧振器在小于諧振器半帶寬的偏移頻率下的穩定性決定，由維持電路和較大偏移時從環路輸送的功率量決定。

維持電路引起的不穩定

?負載電抗變化-向晶體中添加負載電容會改變頻率

?示例：如果C0=5 pF，C1=14fF，CL=20pF，則ΔCL=10 fF

（=5 X 10-4）導致≈1 X 10-7的頻率變化，并且CL老化

每天10ppm會導致振蕩器每天2 X 10-9次老化。

?驅動電平變化：對于10 MHz的第三次SC切割，通常每平方米10-8個。

?晶體上的直流偏壓也會導致振蕩器老化。

振蕩器不穩定性-調諧電路

許多振蕩器包含調諧電路，以抑制不需要的模式，如匹配電路和濾波器。調諧電路電感和電容的微小變化的影響由下式給出：

其中BW是濾波器的帶寬，ff是濾波器中心頻率與載波頻率的頻率偏移，QL是諧振器的負載Q，Qc、Lc和Cc分別是調諧電路的Q、電感和電容。

振蕩器不穩定-電路噪聲

維持電路中的閃爍PM噪聲導致閃爍FM對振蕩器輸出頻率的貢獻，由下式給出：

其中ff是載波頻率f的頻率偏移，QL是電路中諧振器的負載Q，ckt（1Hz）是ff=1Hz時的閃爍PM噪聲，τ是閃爍下限范圍內的任何測量時間。對于QL=106和上ckt（1Hz）=-140dBc/Hz，σy（τ）=8.3 x 10-14。（已實現ckt（1Hz）=-155dBc/Hz。）

振蕩器不穩定性-外部負載

如果外部負載發生變化，反射回振蕩器的信號的幅度或相位也會發生變化。這個

到達振蕩回路的信號部分會改變振蕩相位，從而改變頻率

其中Γ是負載的VSWR，θ是反射波的相位角；例如，如果Q~106，隔離度~40 dB

（即，~10-4），那么最壞的情況（100%反射）拉動是

~5 x 10-9。AVSWR為2時，最大拉力僅降低了3倍。負載牽引問題在較高頻率下變得更糟，因為Q和隔離度都較低。

振蕩器輸出

大多數用戶需要正弦波、TTL兼容、CMOS兼容或ECL兼容的輸出。后三種可以簡單地由正弦波產生。四種輸出類型是如下圖所示，虛線表示供應電壓輸入，粗實線表示輸出。（正弦波振蕩器沒有“標準”輸入電壓

CMOS的電壓范圍通常為1V至10V。）

為什么選擇Quartz？

石英是唯一已知具有以下特性組合的材料：

?壓電（“壓電”；piezein=按壓，希臘語）

?存在零溫度系數切割

?存在應力補償切割

?低損耗（即高Q值）

?易于加工；在“正常”條件下，除氟化物和熱堿蝕刻劑外，在所有物質中的溶解度都很低；堅硬但不脆

?自然資源豐富；易于大量生長，成本低，純度和純度相對較高。在人造單晶中，石英的年產量約為3000噸，僅次于硅生長量（截至1997年，每年生長的硅是硅的3到4倍）。

壓電效應

壓電效應在壓電晶體的機械性能和電路之間提供了耦合。

石英的壓電效應

在石英中，所示的五個應變分量可能是由電場產生的。下一頁所示的模式可以通過適當放置和形狀的電極來激發。由場的Y分量產生的圍繞Z軸的剪切應變用于旋轉Y切割系列，包括AT、BT和ST切割。

運動模式

（單擊模式名稱查看動畫。）

厚度剪切晶體的運動

諧振器振動振幅分布

石英晶體的泛音響應

石英具有高度各向異性

l石英的性質隨結晶方向變化很大。

例如，當石英球在HF中被蝕刻得很深時

當沿Z軸觀察時球體呈現三角形形狀并且當沿Y軸觀察時呈現透鏡形狀。蝕刻速率為

沿著最快蝕刻速率方向（Z方向）比沿著最慢方向（慢X方向）快100倍以上。

l熱膨脹系數為7.8 x 10-6/C沿Z方向，14.3 x 10-6/C垂直于Z方向；因此，密度的溫度系數為-36.4 x 10-6/C

l彈性常數的溫度系數范圍為-3300 x 10-6/C（適用于C12）至+164 x 10-6/C（適用于C66）。

l對于適當的切割角度，前一頁Tf中前兩項的總和被第三項（即溫度）抵消

石英中存在補償切割。（見下頁。）