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小型化晶振提高了冲击与振动的耐受性
发布时间:7/12/2013 12:33:55 PM
“小型化”与“好处”
       幸运的是,石英晶体振荡器的小型化还带来了额外的好处,那就是大大提高了它们冲击与振动的耐受性。因为尺寸小,谐振器质量较低,也因此对谐振器的力也较小。如果使用强安装材料,谐振器就不会因为加速度太大掉下来,它会被牢牢固定在本来的位置上。进一步而言,由于它的小尺寸(短空白大小或短音叉齿)谐振器内的剪力很小,谐振器能抵抗高振动而不被破坏。
      小尺寸的另一个附加的好处是,谐振器的最低弯曲型频率状态可达几千赫兹或更高。这种情形至少会带来两个好处。第一个,由于振动到来之前大约1mm或更长时间会出现振动,可作为类似静电噪声的脉冲处理。在任何指定时段内的振动可大致看做一个固定的加速度,而这个加速度太小,所以不能激活晶体的弯曲模式。第二,这种弯曲型对频率要求非常高,振动产生的频率通常低于2kHz,所以不会被其所激活。
      这在剧烈振动应用环境和工业制造板取代刳刨工具时期非常重要。利用这种现代的制造与构造,石英晶体谐振器不再是娇嫩易碎的东西。如今很多的制造商都能提供耐千g机械振动力的晶体和振荡器。即便如此,在大多数要求非常严格的应用场合,普通的晶体和振荡器并不合适,如军用和导弹电子。因为这其中的振动能达到几万g。
      要满足这些方面的要求,光是谐振器的尺寸缩小并不够,还必须将其按照受剪力最小原则安放。举个例子,对高振动AT-cut晶体而言,第三点装配法可用于将晶体空白的无电端设置为晶体包。用这种方法,晶体抗振动水平能上升至100000g。同样地,用这种晶体结合更先进的结构工艺制造的振荡器也能达到100000g的抗振动性。
设计耐强振动系统时,记住以下几条箴言是非常有用的晶体/振荡器(较小包内发现的)中,小尺寸的比大尺寸的更稳固。
音叉晶体(通常为10~600kHz)比扩展型晶体(520kHz~2.5MHz)稳固性更好。而AT-cut晶体(8MHz以上)是最稳固的。
对音叉和扩展型晶体而言,晶体尺寸随频率减小而减小,稳固性随频率增大而增强 (对某一指定型晶体)。
对AT晶体而言,晶体在13~50MHz内是最稳固的,当处在16~32MHz时最佳。
注意对超过千g级的振动,普通的晶体和振荡器是不合适的,需要采用专为高振动应用环境设计的类型。
如果已知振动是沿单一方向被采用,合理选择晶体/振荡器的方位能大大提高系统稳固性。

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