一种基于相位误差校正技术的快速启动晶体振荡器

随着超低功耗(Ultra-Low Power,ULP)物联网(Internet of Things,IoT)系统的发展,采用能量注入技术的快速启动晶体振荡器因对IoT系统功耗影响巨大而逐渐成为研究热点.能量注入技术可以显著降低晶体振荡器的启动时间和启动能量,但是对注入源的精度要求苛刻.为了扩大注入频偏容限以及实现高注入效率,本文提出了一种基于延迟锁定环的相位误差校正技术.该技术将注入频偏容限扩大到2%,启动过程的非注入持续时间仅为4个周期,实现了高效注入.本文所述晶体振荡器采用40 nm CMOS工艺设计并流片.在1.0 V电源电压下采用24 MHz晶体进行测试,当注入频偏高达2%时,实现了7.2μs的启动时间,启动能量为5.1 nJ.相比同频偏下的传统注入方案,启动时间缩短了99.66%.

极端环境下恒温晶体振荡器的传热过程仿真

晶体是恒温晶体振荡器的核心部件,需要保持温度恒定不变,外部环境温度的巨大变化必将影响晶振输出频率信号的稳定性。根据恒温晶体振荡器的工作状态和机制,建立其在稳态下传热过程的数学模型,探究晶体在高低温环境下的热稳定性,重点分析不同环境温度下功率管输出功率对晶体温度的影响,并利用恒温晶体振荡器实际运行过程中的数据进行验证。结果表明通过仿真得到的数据与实测数据基本一致,当环境温度分别为-40℃、25℃和70℃时,要使稳定后的晶体温度恒定为85℃,相应功率管稳定后的输出功率应为3.95 W、1.42 W和0.74 W。通过调节功率管的输出功率来使晶体在极端环境下达到预设温度并保持恒定,进而使晶振有较高的频率稳定度和较低的相位噪声水平,保证高精度的时钟信号输出。

晶体振荡器温度漂移测试系统的软件设计与实现

针对现有晶体振荡器的温度漂移检测方法在数据的获取和分析方面存在一定的局限性的问题,该文设计一款用于晶体振荡器的温度漂移测试系统。主要介绍了温度漂移检测工艺和硬件组成、上位机软件的设计与功能、晶体振荡器温度漂移检测自动控制方案。上位机软件基于VisualStudio.Net框架使用C#语言设计和编写,使用SQL Server搭建测试数据库。实际测试表明,上位机软件系统可以提高温度漂移检测效率,具备一定的实用性和可靠性。

一种高频率稳定度模拟温度补偿晶体振荡器

介绍了一种高频率稳定度模拟温度补偿晶体振荡器。采用温度传感器,一阶、三阶、四阶、五阶电压函数发生器,加法器等单元电路产生温度补偿电压V_(C),再将V_(C)电压输入至压控振荡器中的变容二极管,对AT切型石英晶体频率进行温度补偿。相比于传统的直接型模拟温度补偿方案,该方案所设计的产品具有更小的体积,解决了间接型数字温度补偿方案频率突变的问题。采用0.18μm工艺加工芯片,芯片面积仅1.5 mm×1.2 mm。实测结果表明,在-40~85℃内补偿精度在±0.28×10^(-6)内,1 kHz相位噪声低于-143 dBc/Hz。

一种小型化低相噪恒温晶体振荡器的设计

在恒温晶体振荡器的工作原理及主要指标分析的基础上,通过采用低相噪电路设计技术,选用具有高Q值、低老化的SC切晶体谐振器,以保证恒温晶体振荡器的低相噪和高稳定度;通过高精度的温度控制电路设计技术以及合理的热结构设计,以实现恒温晶体振荡器的高频率温度稳定度。结果表明恒温晶体振荡器在小体积尺寸下(20mm×20mm×12mm),其相位噪声达到-110dBc/Hz@1Hz,短期稳定度达到6.85×10^(-13)/1s。

石英晶体振荡法测量气体中痕量水的不确定度评定

用氮气中水气体标准物质和内置水分发生器分别校准仪器,测量氮气中痕量水,并对测定结果的不确定度进行评定。不确定度来源主要包括单点线性校准、测量随机效应、影响准确测量的仪器参数和氮气中水气体标准物质4个方面,合成得到相对示值误差的扩展不确定度。当测试点的摩尔分数分别为4.3、51.8、99.7μmol/mol时,采用标准气体校准时相对示值误差的扩展不确定度分别为5.5%、4.4%、5.2%,采用水分发生器校准时相对示值误差的扩展不确定度分别为6.1%、4.8%、6.3%。在测量区间1~100μmol/mol范围内,离校准点越远,单点线性校准引入的不确定度越大,校准曲线的精确度和可信度越差;测试点量值越大,外部物理条件引入的不确定度就越大;不同校准途径对相对示值误差不确定度的影响不大。

一种基于占空比检测技术的快速启动晶体振荡器

在低功耗物联网系统中,工作在周期性开启模式的参考时钟需要快速启动来降低平均功耗。本文提出了一种基于占空比检测的单边注入技术来减少皮尔斯晶体振荡器的启动时间,该技术可以通过占空比检测有效地进行相位切换,为晶体振荡器持续性地提供高效能量注入。所提出的技术采用40 nm CMOS工艺设计并流片,在-20~85℃的温度范围内对24 MHz晶体振荡器进行测试,实现了20μs的启动时间,消耗的启动能量仅为6 nJ。

恒温温补石英晶体振荡器

提出了一种恒温温补晶振(OCTCXO)的实现方法,该OCTCXO由两部分组成:温度补偿晶体振荡器(TCXO)和恒温槽。TCXO放置在恒温槽中,恒温槽是一个负反馈自动控制系统,当环境温度小于恒温槽设定的温度时,OCTCXO相当于一个恒温晶体振荡器(OCXO);当环境温度大于恒温槽设定的温度时,恒温槽停止工作,整个OCTCXO的频率-温度稳定性由TCXO决定,由于OCTCXO最高工作温度与恒温槽设定的温度之间的温度区间很小,使得TCXO在该温度区间内的频率-温度稳定性得到较大的改善,从而提高OCTCXO的频率-温度稳定性。实验结果表明,该OCTCXO标称频率10 MHz,在-40～70℃温度范围内频率-温度稳定性为±1×10-7;最大功耗为1.15 W,常温工作时功耗为410 mW;体积为21.0 mm×13.0 mm×5.1 mm。

一种低功耗CMOS晶体振荡器电路设计

晶体振荡器作为时钟电路的重要组成部分,是时钟电路中功耗最大的模块,针对传统晶体振荡器功耗过大的问题,根据晶体振荡器起振和停振情况下输出电压信号平均值的特性,提出了一种能够获得振荡器维持振荡状态所需的最小电流的方法,大大降低了晶体振荡器电路的功耗。基于28 nm CMOS工艺设计了一种皮尔斯振荡电路。仿真实验结果表明,在1.8 V电源电压下,电路能够在200 ms内快速起振,振荡频率为32.768 kHz,输出时钟信号稳定后振荡器的工作电流仅为270 nA。

普通晶体振荡器的关键工序研究

普通晶体振荡器(SPXO)是用量最大的石英晶体器件,其关键生产工序控制对于保障其质量与可靠性具有重要的意义。因此,对SPXO的关键工序进行了研究。首先,介绍了SPXO的结构和加工工序;然后,从中找出3个关键工序,即:被银前的清洗工序、点胶工序和微调工序;最后,介绍了一些由于关键工序未得到有效控制而导致的失效案例和失效分析过程,以使相关研究者更深刻地了解和掌握这些关键工序,从而有效地提高SPXO的总体质量,降低SPXO的失效率。

一种频率注入型的快速起振晶体振荡器

芯片为了节省功耗,目前大多采用周期性的休眠与工作切换的模式,芯片中的部分电路模块同样需要周期性的关断与开启,因而作为频率基准源的晶体振荡器也需要周期性的唤醒。然而晶体振荡器从开启到输出稳定的频率的过程往往需要上百微秒至几毫秒的时间,在这期间,芯片上电并等待启动,这种现象不仅会导致等待状态的能耗浪费,而且会极大影响芯片的响应速度。因此本文提出了一种一次频率注入型的快速振荡的晶体振荡器,该方案通过40nm工艺实现在-40℃~120℃的温度范围内,各个工艺角下均能在7.2μs内输出稳定的时钟信号,可以极大地减少芯片的上电等待时间。

一种晶体振荡器自动化测试系统设计与实现

本文介绍了一种晶体振荡器自动化测试系统,实时在线的进行自动测量,并通过测试结果对晶体振荡器进行筛选,大大提高了测试效率并且降低了人为产生的误.差,更加适合应用于规.模化的测试生产中。该系统能够测试200MHz频率范围内的晶体振荡器,精度能够达到1ppm,电流测试范围为0~13A,测试精度能达到0.05%,系统解决大批量晶体振荡器进行测试,并对测试结果、测试数据结论与测试数据问题进行计算并筛选,规范测试操作,减少过程差错率,最终实现了一套适用于工业化生产的晶体振荡器自动测试系统。

一种石英晶体振荡器高温区温度试验机设计与仿真

本文针对市面上石英晶体振荡器温度试验机在使用过程中无法自动化上下料和检测元器件参数速度较慢的问题进行升级改造,研发一种流水线式多温区温度试验机。本研究通过Solidworks软件建立设备三维模型,利用有限元分析软件comsol对设备工作时的流场进行稳态分析,对设备整体的温度场进行瞬态分析。流场仿真结果显示:设备内部空气流场为湍流,加热效率相较于层流更高;温度场仿真结果显示模具在0℃~25℃、25℃~50℃、50℃~80℃升温状况下,模具升温速度较常规温度测试机有着较大的优势,且被加热模具温度均匀,设备的流水线组合模式提高了生产效率,具有良好的应用前景。

一种模拟温度补偿晶体振荡器补偿参数自动设置系统

介绍了一种采用快速获取数据方法的模拟温度补偿晶体振荡器 (ATCXO)的补偿参数自动设置系统。该系统通过快速测量和计算 ,自动生成补偿网络参数。经过试验和测试分析 ,在 - 10～ +6 0℃温度范围内 ,AT切 TCXO的频率稳定度达到± 0 .5 ppm,同时极大地提高了 TCXO的生产效率、降低了生产成本。

基于晶体振荡器的高性能守时方法研究

高精度的授时系统因恒温晶振的实际值和标称值存在一定的偏差,基于高精度恒温晶体振荡器对存储的脉冲数进行均值计算,模拟出高精度的脉冲信号,能够达到1 h以内的守时误差低于250 ns,能够满足授时系统的守时要求。文章针对晶体振荡器的老化参数进行拟合,通过模型对晶振守时方法进行实验,确保晶振守时能够保持在每天500 ns,以此来提升晶体振荡器的保持能力。

晶体振荡器失效的分析与研究

晶体振荡器是现代电子设备中至关重要的组件之一,它在各种应用中提供精确的时钟信号。然而,晶体振荡器的失效可能导致设备性能下降或完全停止工作,对系统的可靠性和稳定性造成威胁。因此,准确分析和研究晶体振荡器失效的原因和机制至关重要。本文通过对晶体振荡器失效的现象进行观察和分析,针对具体情况进行失效分析和研究,以确定失效原因,并采取相应的修复措施或改进设计,是确保晶体振荡器可靠性的关键。

表贴型低抖动晶体振荡器的研究

当前,我国雷达导航、激光测绘、卫星遥感、通信等行业发展迅速,对于晶体振荡器的使用要求逐渐升级。受限于技术壁垒,行业急需研发出新型、抖动频率更低的晶体振荡器,推动上游行业快速发展。基于此,文章探讨表贴型低抖动晶体振荡器的特性和发展倾向。同时,基于晶体振荡器振动回路的噪声源,文章探讨低抖动晶体振荡器的噪声特性,并提出优化措施,使其降噪能力得到提升。通过实验证明,该方法不仅满足了晶体振荡器低起振的需求,而且优化了晶体振荡器的降噪能力,可满足行业需求。

石英晶体振荡法监控膜厚研究

给出了石英晶体振荡法监控膜厚的基本原理 ,在相同的工艺条件下分别用光电极值法和石英晶体振荡法监控膜厚 ,对制备的增透膜的反射光谱曲线进行了比较 ,并对石英晶体振荡法的监控结果做了误差分析 结果表明 :石英晶体振荡法不仅膜厚监控精度高 ,而且能监控沉积速率 ,获得稳定的膜层折射率 。

一种新型小尺寸微机补偿晶体振荡器

现代电子技术对电子器件的小型化和低功耗有着越来越高的要求,我们设计了一种以微处理器为核心的基于AT切晶体谐振器的小型微机补偿晶体振荡器(MCXO).它所有的器件采用贴片封装,用软件来代替部分硬件电路.补偿后频率温度稳定度为±4.7×10-7(-40～+85℃),工作电压为3.3V,消耗的功率约为50mW.该振荡器为标准的DIP14封装,其体积只有17.3mm×9.5mm×10mm,它结构简单,造价低,开机即可正常工作,具有很强的竞争力.

小型化10 MHz恒温晶体振荡器设计

设计了用于高精度铷原子频标的一种小型化恒温压控晶体振荡器.振荡电路采用了稳定性好的并联型皮尔斯电路方案,采用2级?型LC级联滤波器抑制谐杂波,利用互补对称式金属-氧化物-半导体(CMOS)反相器实施隔离.振荡和放大电路选用了低噪声晶体管.晶体的温度控制在频率-温度曲线拐点处.实现了体积为4 mL晶振样件.晶振的短期频率稳定度为1.8?10-12/s,相噪对铷频标频率稳定度的贡献仅为3.2?10-13-1/2.