石英晶体老化的长期稳定性和准确性详细解说

石英晶体老化基础知识：石英晶体老化是由许多不同因素引起的.晶振晶体以不同的速率老化,这可归因于许多因素：一些在制造过程中,一些在于它们的使用方式.在称为老化的过程中,石英晶体谐振器的谐振频率随时间移动少量.石英晶体谐振器用作滤波器和振荡器,作为高性能谐振电路.

这些谐振器以其高性能和稳定性而闻名,但它们在称为老化的过程中随时间略微改变其频率.尽管频率变化很小,但它们是永久性的,并且可能在频率精度非常重要的一些应用中起作用.可以最小化由制造过程和使用中的石英晶体老化箱引起的变化.

水晶表面变化,晶格污染,热效应,线疲劳,摩擦磨损,驱动级别.

在制造和使用中可以通过多种方式最小化老化程度：

减少制造时效：在制造据石英晶体,SMD晶振过程中,应将其封装在惰性气体环境中,确保密封良好,以免其他气体进入.制备晶体坯料的最后阶段也必须尽可能精细地制备.不是研磨坯料以使其达到正确的尺寸,而是使用化学蚀刻.以这种方式,对晶格造成最小的破坏,并且这减少了污染物随时间的进入,这将导致老化.

减少使用中的老化：使用水晶的电路设计也有效果.通过将驱动电平再次保持在低水平,晶体老化将更少.

正如预期的那样,晶体频率的变化率随制造后的时间而变化.频率的最大变化率在制造后立即发生,之后衰减.作为指导,发现它在运行的前45天内是最快的.即便如此,在整个晶体生命周期中总会有一定程度的老化.鉴于最大变化率是在制造之后立即进行的,高耐受性物品在运输之前运行一段时间.在非常高的公差项目中,这可能延长到几个月的操作.

一旦老化率达到稳定,就会发现许多类型的典型数字都可以引用.发现其中一个主要变化是使用的封装类型.通孔晶体的两种最常见的封装方法是电阻焊和冷焊.对于电阻焊密封封装,这些通常给出大约百万分之五（ppm）的数字,对于使用HC49/U支架的冷焊密封封装,这些数字通常为2ppm.这些都向下移动.在某些情况下也可能发现玻璃封装的晶体.它们倾向于向上移动,并且可能具有公差或略小于5ppm.还有各种各样的表面贴装SMD晶体.

如果石英晶振晶体保持在相同的电路中并且温度相同,则经过几年的操作后,老化的影响可能会稳定下来.但是,如果这些改变,它们可能会导致老化率发生变化.它甚至可能改变方向.

最大限度地减少老化效应

水晶周围环境的清洁是减少衰老的主要方法之一.因此,必须确保晶振晶体封装或封装不会受到任何损坏.密封件不应损坏,销钉也不应弯曲,因为这可能会破坏密封.

在需要非常高的性能的情况下,振荡器通常是预先老化的,即在温度下运行,以确保在装置交付之前已经过了最大老化速率的时间段.

石英晶体谐振器老化的影响将始终存在.结果,有必要提供精确调整频率精度至关重要的电路中频率的方法.还必须进行定期校准,其中频率精度很重要.为了最大限度地减少晶体老化的影响,可以购买正确的晶体,然后可以设计任何电路以最小化效果.将晶体保持在稳定的温度也有帮助.