對于中等穩(wěn)定性的晶體控制振蕩器,其中既不需要溫度補償也不需要烘箱操作,有三個主要參數：輸出波形,頻率和精度/穩(wěn)定性.
A.輸出.絕大多數系統(tǒng)需要晶體振蕩器輸出,這是PECL兼容,CMOS兼容或遵循一些其他標準接口.這些輸出中的任何一個都可以由跟隨晶體振蕩器級的電路簡單地產生.一些常見的邏輯電平如圖1所示.
　　B.Accuracy/穩(wěn)定性.振蕩器規(guī)范中最基本的元素是輸出頻率.但是,在任何給定時間,振蕩器的輸出頻率將與所需的指定頻率不同,從而導致頻率誤差.此錯誤由三個主要組件組成：
　1.初始準確性.這通常定義為振蕩器制造商在出廠時25°C時振蕩器輸出頻率與指定頻率之間的差值.在指定精度時,假設用戶沒有調整振蕩器輸出頻率的規(guī)定.當包括頻率調諧控制時,不再需要指定精度;相反,調整調整的范圍和可設置性變得更加重要.
　2.溫度穩(wěn)定性.圖2顯示了晶體頻率與溫度的典型特征.它是圖3中所示的一系列曲線之一.
　　圖3顯示,一個極端曲線A在室溫附近具有相對平坦的斜率(良好的溫度穩(wěn)定性),但在高溫和低溫下具有非常頻率敏感性.另一個極端曲線B在室溫附近顯示出更高的靈敏度,但在寬溫度范圍內也提供了整體最佳溫度穩(wěn)定性.
　　切割石英晶體的角度決定了特定晶體的溫度特性.根據每個單獨的晶體振蕩器要求,選擇該系列曲線的適當特性.在精心設計的振蕩器中,穩(wěn)定性與溫度的關系主要取決于晶體的溫度特性,振蕩器制造商必須選擇符合振蕩器電路的晶體特性,以確保晶體的固有穩(wěn)定性不會降低.
　　例如,在0°C至+50°C范圍內的溫度穩(wěn)定性為±10ppm意味著在指定溫度范圍內峰峰值頻率變化為20ppm,與任何特定溫度下的頻率無關.這是普遍接受的溫度穩(wěn)定性定義,在MIL-0-55310中,稱為“頻率-溫度穩(wěn)定性”.
　　如果要求參考溫度與參考值的最大允許頻率變化,則應指定為“在0°C至+50°C范圍內±10ppm,參考+25°C頻率.”
　　雖然分離初始精度和溫度穩(wěn)定性,但兩者可以組合在一起,為沒有頻率調諧調節(jié)的振蕩器指定總體允許誤差.適當的術語是“頻率-溫度精度”,它是在給定溫度范圍內與指定標稱頻率的最大允許偏差. 　　3.老化(長期穩(wěn)定性).老化是指晶體工作頻率隨時間的連續(xù)變化,所有其他參數(溫度,電源電壓等)保持不變.晶體加工越好,老化速率越低(即長期穩(wěn)定性越高).數字
　　4.顯示典型的老化曲線.它說明當制造商最初開啟晶體振蕩器時,晶體會迅速老化,但其穩(wěn)定性會隨著時間的推移而提高.雖然老化速率通常會隨著時間的推移而持續(xù)改善,但大多數晶體在開啟后的幾個月內達到接近其最低老化速率.
　　只要晶體電流適中,大多數時鐘振蕩器中使用的焊接密封或電阻焊接的AT切割晶體在第一年提供5ppm的典型老化,此后每年提供3ppm(5ppm=.0005％=5x10-6).如果由這種晶體老化程度引入的誤差超過用戶系統(tǒng)中的誤差,可以通過(1)指定在振蕩器中包含頻率調諧調整以允許定期重新校準和/或(2)來克服使用更高質量的crys-tal.通過采用真空玻璃或冷焊密封支架中的特殊加工晶體,可以實現每年1x10-6的老化.由于老化通常會在中等穩(wěn)定性時鐘振蕩器中引入整體誤差的一小部分,因此在指定這些器件時通常會忽略它.
　　還有許多其他因素導致晶體振蕩器不穩(wěn)定,例如電源電壓變化,負載變化和物理方向的影響;但是,它們對于已經詳述的主要錯誤并不重要,因此不在此時鐘振蕩器部分的討論中.
對石英晶體振蕩器Quartzcrystaloscillator總結
　　總之,對于大多數時鐘振蕩器要求,如果它包括以下電氣元件,則規(guī)范將足夠完整：頻率,輸出電平(波形),電源電壓,初始精度和溫度穩(wěn)定性.
　　當整體精度/穩(wěn)定性規(guī)格變得過于嚴格而無法通過簡單的時鐘振蕩器實現時,可以在以下三個方面實現改進：
　1.可以基本上消除初始精度誤差,并且通過如前所述將頻率調整加入振蕩器中來周期性地補償老化.
　2.如前所述,通過使用更高等級的晶體可以改善老化,并且使用更高等級的電路來保持低的恒定晶體電流.
　3.通過使用溫度補償技術或將振蕩器容納在烘箱中可以改善溫度穩(wěn)定性.