各種民航客機(jī)已成為人們主要的出行方式，我國(guó)也早已設(shè)計(jì)制造出國(guó)產(chǎn)大客機(jī)C919，并已開始投入使用，飛機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)是非常復(fù)雜的，涉及到的領(lǐng)域也比較多，石英晶體振蕩器是飛機(jī)必用的一種電子元器件。通常都要求可靠性高，但為了節(jié)省成本，一些設(shè)計(jì)師和工程師們，會(huì)選擇匹配比較便宜的COTS振蕩器，美國(guó)的Q-Tech Crystal公司有專門的去量產(chǎn)COTS振蕩器，和許多航空公司有過合作。COTS是典型的商業(yè)用振蕩器，屬于商業(yè)現(xiàn)貨（零件成本和交貨時(shí)間），具有相當(dāng)不錯(cuò)的可靠性。

Q-Tech晶體振蕩器是苛刻環(huán)境的安全選擇，因?yàn)樗鼈兪菫檫@些環(huán)境設(shè)計(jì)，構(gòu)造和測(cè)試，目的是制造100％可靠的產(chǎn)品適用于故障昂貴或危及生命的情況。石英晶體振蕩器是設(shè)計(jì)工作溫度范圍為-55°C至+125°C，從石英晶體元件開始包括電路。從石英棒切割晶體的角度進(jìn)行了優(yōu)化確切的溫度范圍。而COTS時(shí)鐘可以在-55°C下工作，如果它們打開的話在室溫下隨后冷卻至-55℃，已知它們存在問題在-55°C或其他低溫下開啟時(shí)啟動(dòng)（冷啟動(dòng)問題）。超過40多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，Q-Tech的振蕩器不易受冷啟動(dòng)問題的影響。

耦合模式的影響程度可以從輕微到災(zāi)難到間歇性，取決于干擾模式的強(qiáng)度和應(yīng)用的敏感程度是振蕩器輸出電平的變化（頻率偏移約為2至20ppm）。活動(dòng)下降可以導(dǎo)致無數(shù)的系統(tǒng)問題，甚至可能失去鎖相?；顒?dòng)下降的另一個(gè)原因是粘附在晶體有效區(qū)域上或附近的粒子。這種類型的活動(dòng)下降可以改變隨著時(shí)間，溫度和時(shí)間。這些將受到粒子成為影響脫離晶振表面或移動(dòng)到另一個(gè)位置。這種立場(chǎng)改變可以因此有可能導(dǎo)致下降趨勢(shì)變得更好，更糟或暫時(shí)消失稍后重新浮出水面。在Q-Tech，我們有能力設(shè)計(jì)潛在的活動(dòng)下降和在我們的溫度測(cè)試程序中篩選它們，作為高可靠性設(shè)計(jì)方法的一部分和建設(shè)。

表現(xiàn)差異

Q-Tech和商用振蕩器之間存在著無數(shù)的明顯差異，這是最簡(jiǎn)單的從表現(xiàn)開始。對(duì)于計(jì)時(shí)和精密應(yīng)用的電氣性能，以及相位噪聲和抖動(dòng)特性，可以顯著改變電路的輸出。

振蕩器的相位噪聲和抖動(dòng)經(jīng)常導(dǎo)致錯(cuò)誤的相位檢測(cè)當(dāng)使用相移鍵控（PSK）數(shù)字調(diào)制時(shí)，轉(zhuǎn)換（即比特錯(cuò)誤）。數(shù)字化例如，在使用8相PSK的通信中，最大相位容差為±22.5°，其中±7.5°是典型的允許載波噪聲貢獻(xiàn)。例如，由于相位偏差的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，如果存在1.5°相位偏差超過的概率±7.5°相位偏差為6X10-7，這可能導(dǎo)致誤碼率在許多情況下顯著應(yīng)用。因此，差分晶振最小化相位噪聲和抖動(dòng)在現(xiàn)代中變得越來越重要電路應(yīng)用。對(duì)于振蕩器而言，相位噪聲和抖動(dòng)在很大程度上取決于晶體及其在振蕩器內(nèi)的設(shè)計(jì)和組裝

晶體處理和專業(yè)知識(shí)設(shè)計(jì)并不是普通商用振蕩器所能提供的，而且需要專業(yè)的工程和制造，在Q-Tech等高可靠性公司中找到。這在使用開放式晶體的設(shè)計(jì)中尤其重要，而不是與封裝的相比品種。Q-Tech的晶體制造工藝擁有超過40年的產(chǎn)出歷史用于最苛刻的應(yīng)用，從高溫井下到深空飛行。同樣的制造和水晶設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)監(jiān)督Q-Tech的所有水晶操作，無論最終用途如何。

即便如此，設(shè)計(jì)工程也起著重要作用，因?yàn)闆_擊和振動(dòng)可以產(chǎn)生即使在“低噪聲”振蕩器中也存在大的相位偏差。而且，當(dāng)一個(gè)頻率振蕩器乘以N，相位偏差也乘以N.例如，相位偏差為10-310MHz時(shí)的弧度在10GHz時(shí)變?yōu)?弧度。這種大相位偏移可以對(duì)系統(tǒng)的性能是災(zāi)難性的，例如那些依賴于鎖相環(huán)的系統(tǒng)（PLL）或相移鍵控（PSK）。低噪聲，加速度不敏感的振蕩器是必不可少的這樣的應(yīng)用。Q-Tech晶振根據(jù)封裝使用各種晶體安裝選項(xiàng)和每個(gè)振蕩器的應(yīng)用：

TO/w/3鎳夾具焊接

-支柱上帶3點(diǎn)式安裝的DIP封裝（用于QT1-QT3系列）

-扁平包裝和DIP包裝，帶3或4點(diǎn)郁金香夾子安裝（30年以上太空遺產(chǎn)）

-帶4點(diǎn)橋接安裝的SMD封裝

-帶4點(diǎn)“相框”安裝座的LCC

-5x7mm陶瓷封裝，帶有2或4點(diǎn)LedgeMount，安裝在陶瓷架上

-包裝水晶4點(diǎn)式安裝選項(xiàng)

值得注意的是，對(duì)于高沖擊應(yīng)用，Q-Tech的4-pt安裝選項(xiàng)已得到證實(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于商用振蕩器提供的任何其他安裝，特別是在小型產(chǎn)品中5x7mm封裝，大多數(shù)COTS產(chǎn)品使用簡(jiǎn)單的2點(diǎn)安裝。

制造和篩選

Q-Tech的振蕩器老化方法導(dǎo)致精密制造方法和在商業(yè)領(lǐng)域無與倫比的實(shí)質(zhì)性測(cè)試和性能監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)Q-Tech依靠設(shè)計(jì)傳統(tǒng)和專業(yè)知識(shí)，確保了我們?cè)O(shè)計(jì)所需的準(zhǔn)確性和精確度在電氣工程中加上內(nèi)部制造。所有Q-Tech的振蕩器都是在嚴(yán)格的潔凈室污染控制下在美國(guó)現(xiàn)場(chǎng)制造。后振蕩器組裝完成后，Q-Tech能夠按照MILPRF-38534和MIL-PRF-55310進(jìn)行幾乎所有內(nèi)部測(cè)試，用于B/H級(jí)和S/K級(jí)。測(cè)試變得非常對(duì)于振蕩器老化特性至關(guān)重要的應(yīng)用非常重要。Q-Tech測(cè)試使用單度掃描方法在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)的所有器件增量?？梢栽谙旅嬲业綔y(cè)試樣本列表：

所有Q-TechB類振蕩器的100％測(cè)試：

A組

電氣測(cè)試：電源電壓，輸入電流，輸出波形，輸出電壓功率，上升和下降時(shí)間，占空比和啟動(dòng)時(shí)間（根據(jù)需要）。

頻率-溫度穩(wěn)定性：參考時(shí)的初始準(zhǔn)確度

溫度，初始頻率-溫度精度和頻率-溫度公差

頻率電壓容差：輸出頻率是在何時(shí)測(cè)量的

振蕩器電源電壓調(diào)整到其指定的標(biāo)稱值，直到其最大值/最低價(jià)值

過電壓不存在：過電壓比最大值高20％

規(guī)定

視覺和機(jī)械：驗(yàn)證材料，設(shè)計(jì)，施工，工藝，物理尺寸和標(biāo)記

按照MIL-PRF-55310

符合MIL-STD-202的方法208的可焊性測(cè)試

B組

老化測(cè)試：振蕩器在烤箱中通電連續(xù)30天

70ºC±3ºC。輸出頻率在最大72小時(shí)的間隔內(nèi)測(cè)量

按照MIL-PRF-55310

在所有Q-TechB類振蕩器類型的基礎(chǔ)上進(jìn)行的測(cè)試：

C組

根據(jù)MILPRF-55310，MIL-STD-202，方法204的非振動(dòng)（正弦波）運(yùn)行

按MIL-STD-202，方法213（非操作）進(jìn)行沖擊（指定脈沖）

按MIL-STD-202，方法107的熱沖擊

符合MIL-STD-202，方法105的環(huán)境壓力（運(yùn)行和非運(yùn)行），和MIL-PRF-55310

符合MIL-PRF-55310的存儲(chǔ)溫度

按照MIL-STD-202，方法210對(duì)焊接熱量的抵抗力

符合MIL-STD-202的防潮性，方法106

按照MIL-STD-883，方法1009進(jìn)行鹽霧化

符合MIL-STD-202的終端強(qiáng)度，方法211

按照MIL-STD-202，方法215對(duì)溶劑的耐受性

品質(zhì)差異與傳承

除了強(qiáng)大的高可靠性方法設(shè)計(jì)和制造每個(gè)有源晶振，強(qiáng)大的質(zhì)量管理體系是許多潛在風(fēng)險(xiǎn)的重要緩解與商業(yè)零件發(fā)生的情況。Q-Tech擁有AS9100C和ISO9001：2008認(rèn)證，并符合過程驅(qū)動(dòng)和配置控制質(zhì)量方法的租戶。

Q-Tech保持每個(gè)人使用的所有組件和材料的完全可追溯性振蕩器配備專門的來電檢查團(tuán)隊(duì)，對(duì)所有部件進(jìn)行監(jiān)控。操作員，檢查員和裝配人員接受過全面修訂和控制程序的培訓(xùn)記錄控制，Q-Tech根據(jù)AS9100定期進(jìn)行監(jiān)督審核要求。此外，Q-Tech員工還專門制定了強(qiáng)大的防偽計(jì)劃直接從制造商或授權(quán)經(jīng)銷商處購(gòu)買組件。這個(gè)，再加上所有批次的來料檢驗(yàn)，為客戶提供每個(gè)部件的保證由Q-Tech生產(chǎn)的產(chǎn)品符合與購(gòu)買的零件相同的嚴(yán)格要求過去或?qū)?，允許Q-Tech自豪地提供一個(gè)首屈一指的反過時(shí)計(jì)劃振蕩器行業(yè)。相比之下，COTS振蕩器幾乎總是建在亞洲，通常是中國(guó)，并且每次采購(gòu)時(shí)都可能來自不同的工廠，甚至可能來自不同的工廠內(nèi)部電氣設(shè)計(jì)。即使從美國(guó)購(gòu)買COTS零件，這通常也是如此公司擁有美國(guó)品牌。

商用振蕩器的驅(qū)動(dòng)電平依賴性也可能成為高可靠性應(yīng)用的問題。Q-Tech通過定制配對(duì)晶體來緩解這一潛在問題設(shè)計(jì)IC的每個(gè)設(shè)計(jì)的參數(shù)，也防止冷啟動(dòng)問題前面提到的。

活動(dòng)下降是晶體電阻的相對(duì)突然增加（擾動(dòng)）石英晶體系列電阻隨溫度變化。一般來說，活動(dòng)逢低是由a引起的石英晶體中的干擾振動(dòng)模式（耦合模式）。這些模式從中汲取能量主要模式。因此，一旦耦合模式的頻率與主模式的頻率一致，耦合模式就會(huì)急劇增加主模式的電阻。這些干擾模式實(shí)際上是低頻彎曲的高泛音（高達(dá)第50泛音）模式。由于溫度系數(shù)非常陡，約為-20ppm/°C，因此它們只與之吻合溫度范圍相當(dāng)窄的主模式頻率。干擾模式可以是然而，如果沒有設(shè)計(jì)出來，耦合模式將導(dǎo)致活動(dòng)下降。這些是通常溫度相當(dāng)窄（大約5到30°C寬），對(duì)于給定的設(shè)計(jì)，活動(dòng)下降將傾向于大約相同的溫度范圍。因?yàn)轳詈夏Ｊ绞腔谑⒌模詫?dǎo)致任何活動(dòng)傾向在時(shí)間和溫度上都是可重復(fù)的。

基本各大生產(chǎn)廠家的工程師對(duì)于研究石英晶振可靠性的渴求，Q-Tech Crystal公司提供的這份COTS晶體振蕩器可靠性方案，詳細(xì)的闡述了可靠性晶振的3組測(cè)試，差異，低相噪，低抖動(dòng)特性等。這是一份專業(yè)的報(bào)告，和可用性高的方案，金洛鑫電子后續(xù)會(huì)提供更多Q-Tech晶振的相關(guān)資料，和技術(shù)方案。