Epson具有倒台面设计的AT晶体获得稳定高频参考信号的方法

时间： 2018-06-20 来源：EPSON

技术问答

尽管PLL电路具有灵活性，但是电路设计很复杂而且相位噪声特的性不好。同时，SAW谐振器的电路设计简单且有良好的相位噪声特性，但是它的输出频率经常随着温度的变化剧烈变化。本文介绍了爱普生(Epson)一种从具有倒台面设计的AT晶体获得稳定高频参考信号的方法。

一般说来，相比其他的晶体，AT切割晶体有以下几点优点：

(a)AT切割晶体在室温附近有一个拐点，同时在宽温度范围内频率稳定；

(b)在高频部分，它覆盖的范围很广；

(c)由于它的输出频率不依赖晶体片的横向和纵向维度，只受晶体片厚度的控制，因此AT切割晶体要比其他晶体产品更小；

(d)通过旋转z轴可以容易获得这种切割，所以晶体片非常容易制作。

1.倒台面AT晶振

如图1所示，倒台面AT晶体也是一种晶体，其振荡部分通过形成梯形空心而变薄。晶振片越薄，频率则越高。爱普生通过使用QMEMS光刻法来减小片上振荡部分的厚度，使其在基本模式下获得高频率振荡。

图1 倒台面AT晶体结构，晶体板厚度和频率之间的相关性

2.QMEMS技术

“QMEMS”结合了“Quartz”和“MEMS”（微机电系统），“Quartz”是一种结晶材料，具有卓越的特性，包括高频稳定性和高精度。QMEMS器件是通过石英材料精细加工工艺制造而成的，无论芯片尺寸如何，均可以实现均匀大小和形状的晶片，即使是非常小的晶片，变化也可以最小化，此外，还可以获得极好的温度特性，如图3所示。

图2 晶片处理技术对比

图3 温度特性变化比较

3. 使用倒台面AT切割晶振的产品及其特性

使用了QMEMS倒台面AT晶振单元的爱普生产品包括有SG-210SxH和SG-770xxx，SG-771xxx（简单封装晶体振荡器）等系列，还有VG-45xx系列（压控晶体振荡器），这些晶振都能在很高的基频上振荡。压控晶体振荡器是一种频率可以通过电压控制的晶振产品，主要用在蜂窝基站和光纤传输系统。更高的数据传输速度和更大的数据量对晶振稳定性要求更加严苛。

图4 频谱分析仪测量结果比较

使用PLL电路获得高频率的缺点之一是：由于除主信号之外的其他来源（寄生）的噪声而引起的抖动。如果使用倒置台面AT晶体，可以实现低抖动。直接高频振荡在基本模式下的优势非常显着，而倒置台面AT晶体很可能成为即将建成的基础设施的重要组成部分。

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