Kokoelmat

Kvartsi kristallien ikääntyminen: pitkäaikainen vakaus ja tarkkuus

Kvartsi kristallien ikääntyminen: pitkäaikainen vakaus ja tarkkuus

Kvartsikiteisiä resonaattoreita käytetään suodattimissa ja oskillaattoreissa suuritehoisina resonanssipiireinä.

Nämä resonaattorit tunnetaan korkeasta suorituskyvystään ja vakaudestaan, mutta ne muuttavat taajuuttaan hyvin vähän ajan myötä ikääntymisprosessissa.

Vaikka taajuusvaihtelut ovat pieniä, ne ovat pysyviä ja niillä voi olla vaikutusta joissakin sovelluksissa, joissa taajuuden tarkkuudella on suuri merkitys.

Sen tarkoituksena on minimoida kvartsikiteiden vanhenemisastian valmistusprosessissa ja käytössä aiheuttamat muutokset.

Kvartsikiteen vanhenemisen perusteet

Kvartsikiteiden ikääntyminen johtuu monista eri tekijöistä. Differnet-kiteet ikääntyvät eri nopeuksilla, ja tämä johtuu useista tekijöistä: jotkut valmistusprosessissa ja toiset niiden käyttötavasta.

  • Kristallipinnan muutos:
  • Kristallihilan saastuminen:
  • Lämpövaikutukset:
  • Johdon väsyminen:
  • Kitkakäyttö:
  • Aseman taso:

Ikääntymisen taso voidaan minimoida monin tavoin sekä valmistuksessa että käytössä:

  • Ikääntymisen vähentäminen valmistuksessa: Valmistuksen aikana ne tulisi kapseloida inerttiin kaasuympäristöön, varmistamalla, että sillä on hyvä tiiviste, jotta muita kaasuja ei pääse sisään. Myös kide-aihion valmistuksen viimeiset vaiheet on valmisteltava mahdollisimman hienoksi. Sen sijaan, että aihio napautettaisiin oikean mittasuhteen saamiseksi, käytetään kemiallista syövytystä. Tällä tavoin kidehila aiheuttaa mahdollisimman vähän häiriöitä, mikä vähentää ikääntymistä aiheuttavien epäpuhtauksien pääsyä ajan myötä.
  • Ikääntymisen vähentäminen käytössä: Piirin suunnittelu, jossa kiteitä käytetään, vaikuttaa myös. Pitämällä taajuusmuuttajat taas matalalla, kristallien vanheneminen on vähemmän.

Odotetusti kidetaajuuden muutosnopeudet vaihtelevat valmistuksen jälkeisen ajan mukaan. Suurin taajuuden muutosnopeus tapahtuu välittömästi valmistuksen jälkeen ja hajoaa sen jälkeen. Ohjeena todetaan, että se on nopein 45 ensimmäisen toimintapäivän aikana. Silti kristallin ikääntyminen on aina jonkinasteista. Ottaen huomioon tosiasian, että suurin muutosnopeus on heti valmistuksen jälkeen, korkean toleranssin tuotteita käytetään jonkin aikaa ennen niiden lähettämistä. Erittäin korkean toleranssin kohteissa tämä voi kestää muutaman kuukauden käytön.

Kun ikääntymisaste on ratkaistu, havaitaan, että tyypillisiä lukuja voidaan lainata monille tyypeille. Todetaan, että yksi päämuunnelmista on kapselointityyppi, jota käytetään. Kaksi yleisintä kapselointimenetelmää läpireikäkiteille ovat vastushitsaus ja kylmähitsaus. Nämä antavat tyypillisesti arvot noin 5 miljoonasosaa (ppm) vastushitsauksessa suljetusta kapseloinnista ja 2 ppm kylmähitsauksessa suljetusta kapseloinnista käyttäen HC43 / U-pidikettä. Molemmat liikkuvat alaspäin. Lasikoteloituja kiteitä voi myös olla joskus. Näillä on taipumus liikkua ylöspäin ja niiden toleranssi voi olla hieman alle 5 ppm. Lisäksi on olemassa laaja valikoima pinta-asennettavia kiteitä. Tyypillinen muovipakkaus tai lasisaumahitsauspaketti voi antaa noin ± 5 ppm, kun taas metallisaumahitsauspakkaus voi tuottaa alle 3 ppm.

Jos kide pidetään samassa piirissä ja samassa lämpötilassa, ikääntymisen vaikutukset voivat vakiintua muutaman vuoden käytön jälkeen. Kuitenkin, jos niitä muutetaan, ne voivat aiheuttaa ikääntymisasteen muutoksen. Se voi jopa muuttaa suuntaa.

Ikääntymisen vaikutusten minimointi

Kiteen ympärillä olevan ympäristön puhtaus on yksi tärkeimmistä tavoista vähentää ikääntymistä. Siksi on välttämätöntä varmistaa, että kristallipakkaus tai kapselointi ei vahingoitu. Tiivistettä ei saa vahingoittaa eikä tappeja taipua, koska se voi rikkoa tiivisteen.

Jos vaaditaan erittäin suurta suorituskykyä, oskillaattorit esivanhennetaan usein, ts. Käytetään lämpötilassa sen varmistamiseksi, että suurin ikääntymisnopeus on kulunut ennen yksikön toimittamista.

Kvartsikiteiden resonaattorin ikääntymisen vaikutukset ovat aina läsnä. Tämän seurauksena on tarpeen tarjota menetelmiä taajuuden hienosäätöä varten piireissä, joissa taajuuden tarkkuus on ensiarvoisen tärkeää. On myös tarpeen suorittaa säännöllinen kalibrointi, jossa taajuuden tarkkuus on tärkeää. Monissa piireissä asia ei välttämättä ole tärkeä. Kiteytymisen vaikutusten minimoimiseksi voidaan ostaa oikeat kiteet ja sitten ne voidaan suunnitella minkä tahansa piirin vaikutusten minimoimiseksi. Myös kiteen pitäminen tasaisessa lämpötilassa auttaa.


Katso video: Kimmon kanssa kiviretkellä (Marraskuu 2021).