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卫星隐形操控者CTS压电执行器的太空奇迹
卫星隐形操控者CTS压电执行器的太空奇迹
在浩瀚无垠的宇宙中,卫星承担着多种多样至关重要的任务.从通信卫星确保全球范围内的信息畅通,到气象卫星密切监测地球的气候变化,再到侦察卫星执行关键的情报收集工作,它们的稳定运行与精确控制直接关系到任务的成败.以通信卫星为例,为了实现稳定的信号传输,卫星需要始终将天线精准地对准地面接收站.哪怕是极其微小的姿态偏差,都可能导致信号的减弱甚至中断,严重影响通信质量.在全球通信网络中,卫星通信作为重要的一环,连接着世界各地的人们,一旦出现问题,会对商业,科研,救援等诸多领域产生连锁反应.而对地观测卫星则要求观测仪器的窗口时刻保持对准地面目标区域,以便获取清晰,准确的图像和数据.在对自然灾害进行监测时,只有精确的姿态控制才能让卫星捕捉到灾区的关键信息,为救援工作提供有力支持.倘若卫星姿态出现偏差,就可能错过重要的灾情画面,延误救援的最佳时机.对于侦察卫星而言,其肩负着获取情报的重任,对目标的精确锁定和跟踪离不开精确的运动控制.在复杂的国际形势下,侦察卫星的精准观测能够为国家的安全决策提供关键依据,其重要性不言而喻.任何一点运动控制的误差,都可能导致情报的缺失或错误,给国家安全带来潜在威胁.为了满足这些严苛的要求,卫星需要具备高精度的运动控制技术.传统的控制方法在面对如此复杂和高精度的需求时,往往显得力不从心.而CTS电子应用晶振压电执行器的出现,为解决这些问题带来了新的希望,成为了卫星实现精确运动控制的关键技术.
CTS压电执行器大揭秘
(一)压电效应原理,压电效应是CTS压电执行器的核心理论基础,这一效应如同一个神奇的“能量转换器”,在特定的材料中展现出独特的物理现象.当某些具有特殊晶体结构的材料受到外部压力作用时,其内部会发生奇妙的变化.原本在晶体中均匀分布的正负电荷,由于受到外力挤压,电荷中心发生相对位移,导致晶体表面出现正负相反的电荷,从而产生电压,这就是正压电效应.形象地说,就像是给晶体一个“挤压”的指令,它就会产生电信号作为回应.而逆压电效应则恰恰相反,当在这些压电材料上施加电场时,材料内部的电荷受到电场力的作用而重新排列,进而引发材料的机械形变.例如,给压电材料通上一定的电压,它就会像被施了魔法一样,按照电场的“指挥”发生伸缩,弯曲等变形动作.这种电能与机械能之间的相互转换,为压电执行器的工作提供了可能,就像搭建起了一座连接电能与机械能的“桥梁”,使得我们可以利用电信号来精确控制机械运动.(二)CTS压电执行器工作机制,CTS压电执行器巧妙地利用了逆压电效应,将电能转化为精确的机械运动,其工作过程犹如一场精密的“机械芭蕾”.执行器内部主要由压电材料构成,这些压电材料通常被制作成特定的形状和结构,如常见的压电陶瓷片.当外部电源向压电执行器施加电压时,压电材料中的原子和分子受到电场力的作用,它们的排列方式发生改变,从而导致整个材料产生微小的形变.这些微小的形变会被巧妙地放大和整合,最终转化为执行器的宏观机械运动,实现精确的位移,力或运动输出.例如,在卫星通信晶振微推力器中,通过精确控制施加在CTS压电执行器上的电压大小和方向,就可以精准地调节执行器的伸缩长度,进而控制微推力器的推力大小和方向,为卫星的精确运动控制提供稳定而可靠的动力支持.整个工作过程就像是一个训练有素的舞蹈团队,每个“成员”(原子和分子)都在电信号的指挥下,协同完成一系列精确而优美的动作.(三)独特优势剖析,响应速度快:CTS压电执行器在接收到电信号后,能够在极短的时间内做出响应,其响应速度通常在微秒甚至纳秒级别.这一特性使得它能够快速地对卫星的姿态调整指令做出反应,实现卫星的快速机动.例如,在卫星需要迅速改变观测方向时,CTS压电执行器可以在瞬间启动并完成相应的动作,确保卫星能够及时捕捉到目标信息,就像一位敏捷的运动员,能够在瞬间做出快速的反应动作.控制精度高:它能够实现高精度的位移和力控制,位移精度可达亚纳米级别.在卫星运动控制中,这种高精度的控制能力至关重要.例如,在卫星进行高精度的轨道维持时,CTS压电执行器可以精确地控制微推力器的推力,使卫星能够保持在预定的轨道上运行,误差极小,如同一位精准的导航员,引领卫星在浩瀚的宇宙中沿着精确的轨迹飞行.体积小重量轻:这一特点对于对重量和空间要求极为苛刻的卫星来说具有极大的优势.小巧轻便的CTS压电执行器可以在不增加卫星过多负担的情况下,被灵活地安装在卫星的各个关键部位,为卫星的精确运动控制提供支持.例如,在一些小型卫星中,CTS压电执行器可以轻松地融入卫星的紧凑结构中,在有限的空间内发挥重要作用,就像一位小巧灵活的舞者,在狭小的舞台上展现出精彩的表演.可靠性强:由于CTS压电执行器内部没有复杂的机械传动部件,减少了因机械磨损和故障导致的可靠性问题.在卫星所处的复杂太空环境中,它能够稳定可靠地工作,经受住各种恶劣条件的考验.例如,在面对太空辐射,极端温度变化等恶劣环境时,CTS压电执行器依然能够保持良好的性能,为卫星的长期稳定运行提供坚实保障,就像一位坚毅的战士,在恶劣的战场环境中坚守岗位,毫不退缩.
卫星微推力器的关键角色
(一)微推力器功能概述卫星微推力器作为卫星推进系统中的关键组件,犹如卫星的“微型动力心脏”,在卫星的运行过程中扮演着不可或缺的角色.它的主要功能是产生微小而精确可控的推力,这些推力虽然相较于大型火箭发动机的推力显得微不足道,但对于卫星在太空中的精细操作却至关重要.在轨道调整方面,卫星需要根据任务需求和太空环境的变化,适时改变其运行轨道.例如,当卫星需要从初始轨道转移到预定的工作轨道时,微推力器会持续或脉冲式地工作,通过精确控制推力的大小和方向,逐渐改变卫星的速度和轨道参数,使其准确进入目标轨道.在轨道维持过程中,由于受到地球引力场的不均匀性,太阳辐射压力,大气阻力等多种因素的影响,卫星的轨道会逐渐发生漂移.此时,微推力器就会发挥作用,通过施加微小的推力来补偿这些干扰力,确保卫星始终保持在预定的轨道上稳定运行.在姿态控制方面,微推力器同样发挥着关键作用.卫星在太空中需要保持特定的姿态,以满足不同任务的要求.比如,通信卫星需要将通信天线准确地指向地球的特定区域,以实现稳定的信号传输;遥感卫星则需要使光学镜头精确地对准地面观测目标,获取清晰的图像和数据.微推力器通过在不同方向上产生推力,产生相应的力矩,从而实现卫星的姿态调整和稳定控制.当卫星出现姿态偏差时,微推力器会迅速做出反应,施加反向的推力,使卫星回到正确的姿态,就像一位精准的“太空舵手”,时刻掌控着卫星的方向.
(二)精确运动控制的意义在卫星任务中,微推力器实现精确运动控制具有极其重要的意义,它直接关系到任务的成败和卫星的使用寿命.从任务执行的角度来看,精确的运动控制是确保卫星完成各项复杂任务的关键.以高精度晶振对地观测任务为例,卫星需要在飞行过程中保持极其稳定的姿态和精确的轨道位置,才能保证观测仪器能够准确地捕捉到地面目标的细节信息.哪怕是极其微小的姿态晃动或轨道偏差,都可能导致观测图像的模糊或目标的遗漏,严重影响数据的质量和应用价值.在对城市进行高精度测绘时,卫星需要精确控制姿态和轨道,以获取清晰的城市建筑,道路等细节图像,为城市规划,交通管理等提供准确的数据支持.如果卫星的运动控制精度不足,测绘结果可能会出现误差,给后续的工作带来困扰.对于卫星的寿命而言,精确的运动控制可以有效减少卫星部件的磨损和能源消耗,延长卫星的使用寿命.在卫星运行过程中,如果微推力器的控制不够精确,卫星可能会频繁地进行不必要的姿态调整和轨道修正,这不仅会增加推进剂的消耗,还会使卫星的结构和设备承受额外的应力和振动,加速部件的磨损和老化.而精确的运动控制可以使卫星在最优化的状态下运行,减少不必要的动作,降低能源消耗和部件损耗,从而延长卫星的使用寿命,为卫星任务的长期稳定执行提供保障.
天作之合:CTS压电执行器与卫星微推力器
(一)应用原理深度解析:CTS压电执行器在卫星微推力器中的应用,是基于其独特的逆压电效应,构建了一套精妙的精确推力控制体系.在卫星微推力器系统中,CTS压电执行器通常与推进剂供应装置和喷管等部件协同工作.当卫星控制系统发出姿态调整或轨道修正指令时,会向CTS压电执行器施加相应的电信号.执行器内部的压电材料在电场的作用下,迅速产生精确可控的机械形变.这种形变通过精心设计的机械结构,如杠杆,铰链或特殊的放大机构,被巧妙地放大并转化为对推进剂的作用力.以常见的液体推进剂微推力器为例,压电执行器的机械运动可以精确控制推进剂的流量和喷射速度.通过改变施加在压电执行器上的电压大小和频率,能够精准地调节推进剂的喷射量和喷射时间间隔,从而实现微小而精确的推力输出.当需要较小的推力进行细微的姿态调整时,控制系统会向压电执行器发送低电压,低频率的信号,使执行器产生较小的形变,进而推动少量的推进剂通过喷管喷出,产生微弱但精准的推力.而在需要较大推力进行轨道转移等任务时,系统则会增加电压和频率,使执行器产生更大的形变,推动更多的推进剂以更高的速度喷出,产生相应较大的推力.在气体推进剂微推力器中,CTS西迪斯晶振压电执行器可以通过控制气体阀门的开合程度来调节气体的流量和压力,从而实现对推力的精确控制.压电执行器的快速响应特性使得它能够在瞬间完成对阀门的控制动作,满足卫星在复杂太空环境中快速调整姿态和轨道的需求.这种精确的推力控制方式,为卫星在太空中的稳定运行和各种复杂任务的执行提供了坚实的技术保障.
(二)实际应用案例展示:案例一:某通信卫星项目:在某国际知名的通信卫星项目中,为了确保卫星在轨道上能够稳定地向地面提供高质量的通信服务,需要对卫星的姿态进行极其精确的控制.该卫星采用了CTS压电执行器作为微推力器的核心控制部件.在卫星发射入轨后,面临着复杂的太空环境干扰,如太阳辐射压力,地球磁场变化等,这些因素会导致卫星姿态发生微小的偏移.CTS压电执行器凭借其快速响应和高精度控制的特性,实时对卫星姿态进行微调.在一次太阳活动高峰期,卫星受到强烈的太阳辐射压力影响,姿态出现了明显的偏差.卫星控制系统迅速检测到这一变化,并向CTS压电执行器发出指令.执行器在接收到指令后的微秒级时间内做出响应,通过精确控制微推力器的推力方向和大小,对卫星进行姿态修正.经过一系列精准的调整动作,卫星在短时间内恢复到了正确的姿态,确保了通信信号的稳定传输,保障了全球范围内的通信畅通.此次应用中,CTS压电执行器的高精度控制使得卫星姿态调整的误差控制在极小的范围内,有效提高了通信卫星的工作效率和可靠性,为全球通信用户提供了稳定的服务.案例二:某高分辨率对地观测卫星,某高分辨率对地观测卫星肩负着对地球表面进行高精度成像的重要任务,其对卫星的轨道控制和姿态稳定性要求极高.CTS压电执行器被应用于该卫星的微推力器系统,用于实现精确的轨道维持和姿态控制.在卫星执行对特定区域进行高分辨率成像任务时,需要卫星保持极其稳定的姿态和精确的轨道位置,以确保拍摄的图像清晰,准确.在一次对某城市进行详细测绘的任务中,卫星在飞行过程中受到了太空碎片的轻微撞击,导致卫星的轨道和姿态出现了微小的变化.如果不及时进行调整,将会严重影响成像质量.CTS压电执行器迅速启动,通过精确计算和控制微推力器的推力,对卫星的轨道和姿态进行了快速而精准的修正.在整个成像过程中,CTS压电执行器持续工作,不断对卫星的状态进行微调,确保卫星始终保持在最佳的工作状态.最终,卫星成功获取了高分辨率的城市图像,为城市规划,环境监测等领域提供了宝贵的数据支持.这次应用充分展示了CTS压电执行器在高分辨率对地观测卫星中的关键作用,其卓越的性能为获取高质量的地球观测数据提供了有力保障.
面临挑战与应对策略
(一)太空环境带来的挑战太空,这片充满奥秘与未知的领域,对于卫星及其搭载的设备而言,却是一个充满挑战的极端环境.CTS压电执行器在卫星微推力器中应用时,不得不直面诸多严峻的考验.首先是极端温度的挑战.在太空中,卫星表面温度会随着其与太阳的相对位置以及是否处于地球阴影等因素而发生剧烈变化.当卫星面向太阳时,表面温度可高达100℃以上,而进入地球阴影区域后,温度又会骤降至零下100℃甚至更低.这种巨大的温差变化会使CTS压电执行器的材料产生热胀冷缩现象.如果材料的热膨胀系数不匹配,就可能导致执行器内部结构应力集中,从而引发材料的变形,开裂甚至失效.例如,压电陶瓷材料在极端低温下可能会变得更加脆弱,容易出现裂纹,影响其压电性能和机械性能;而在高温环境中,材料的压电常数可能会发生变化,导致执行器的输出力和位移精度下降,无法满足卫星精确运动控制的要求.抗辐射封装晶振也是一个不容忽视的问题.太空中存在着来自太阳的高能粒子辐射以及宇宙射线辐射.这些辐射粒子具有极高的能量,当它们与CTS压电执行器中的材料相互作用时,会产生一系列复杂的物理和化学效应.辐射可能会导致压电材料的晶体结构发生损伤,产生晶格缺陷,进而影响材料的电学性能和压电性能.辐射还可能使执行器的电子元件受到干扰,导致电路故障,信号传输异常等问题.在高能粒子辐射下,电子元件中的电子可能会被激发,产生额外的电流或电压波动,影响执行器的控制精度和稳定性.长期的辐射暴露还可能加速材料的老化和性能退化,缩短CTS压电执行器的使用寿命,给卫星的长期稳定运行带来潜在风险.(二)技术改进与创新应对:为了应对太空环境带来的诸多挑战,科研人员在CTS压电执行器的材料,结构设计等方面进行了一系列的技术改进和创新.在材料选择上,研发人员致力于寻找和开发具有更好耐高温,耐辐射性能的新型压电材料.例如,一些新型的单晶压电材料,如PMN-PT(铌镁酸铅-钛酸铅)单晶,相较于传统的压电陶瓷材料,具有更高的居里温度,这使得它们在高温环境下能够保持更稳定的压电性能.在面对150℃以上的高温时,PMN-PT单晶的压电常数变化较小,依然能够为执行器提供可靠的动力输出.同时,通过对材料进行特殊的掺杂处理,如在PZT(锆钛酸铅)压电陶瓷中掺杂稀土元素或其他金属离子,可以有效提高材料的抗辐射性能.这些掺杂元素能够在材料内部形成稳定的结构,减少辐射产生的晶格缺陷,从而保持材料的性能稳定.例如,掺杂铒(Er)元素的PZT陶瓷,在受到一定剂量的辐射后,其压电性能的下降幅度明显小于未掺杂的PZT陶瓷,大大提高了执行器在辐射环境下的可靠性.在结构设计方面,采用了多种创新的方法来增强CTS压电执行器的性能和可靠性.为了减少温度变化对执行器的影响,设计了特殊的热补偿结构.这种结构利用不同材料热膨胀系数的差异,通过巧妙的组合和布局,使得在温度变化时,执行器内部的应力能够得到有效补偿和平衡,从而避免材料因热应力而产生损坏.一种常见的热补偿结构是在压电执行器的外壳和内部关键部件之间采用具有不同热膨胀系数的材料进行嵌套设计,当温度升高或降低时,两种材料的膨胀或收缩相互制约,保持执行器整体结构的稳定性.针对辐射问题,采用了屏蔽结构来保护执行器内部的敏感部件.通过在执行器周围包裹一层或多层具有良好屏蔽性能的材料,如金属屏蔽层或复合材料屏蔽层,可以有效地阻挡辐射粒子的穿透,减少辐射对执行器的影响.金属屏蔽层能够利用其导电性将辐射产生的电荷引导出去,避免电荷在执行器内部积累,从而保护电子元件和压电材料不受辐射干扰.
行业发展与未来展望
(一)压电执行器行业动态当前,压电执行器行业正处于蓬勃发展的上升期,技术创新与市场拓展齐头并进.随着材料科学,电子技术等相关领域的不断突破,压电执行器在性能上得到了显著提升.新型压电材料的研发使得执行器的响应速度更快,控制精度更高,可靠性更强,能够满足越来越多高端应用场景的需求.在半导体制造领域,压电执行器被用于光刻机的精密定位系统,其高精度的控制能力确保了芯片制造过程中光刻环节的准确性,为芯片性能的提升提供了关键支持.市场需求方面,压电执行器在工业自动化,汽车,医疗,航空航天等多个领域的应用持续增长.在工业自动化领域,它被广泛应用于机器人的关节驱动,精密加工设备的运动控制等方面,助力工业生产向智能化,高精度化方向发展.在汽车电子晶振行业,压电执行器在发动机燃油喷射系统,主动悬架系统等部件中的应用,有效提升了汽车的性能和燃油经济性.据市场研究机构预测,未来几年全球压电执行器市场规模将保持稳定增长态势.CTS公司作为压电执行器行业的重要参与者,凭借其深厚的技术积累和丰富的行业经验,在市场中占据着显著的地位.公司拥有先进的研发团队和生产设施,不断推出具有创新性的压电执行器产品,满足不同客户的多样化需求.CTS公司的产品以其卓越的性能和可靠性,赢得了众多国际知名企业的信赖,在全球范围内建立了广泛的客户群体和销售网络.在航空航天领域,CTS压电执行器已成功应用于多个卫星和飞行器项目中,为其精确运动控制提供了可靠保障,成为行业内的标杆产品.
(二)卫星技术发展趋势展望未来,卫星技术将朝着更加智能化,多功能化和小型化的方向迈进.随着人工智能,大数据,物联网等新兴技术与卫星技术的深度融合,卫星将具备更强的数据处理和分析能力,能够实现自主决策和智能控制.未来的卫星可能会配备先进的人工智能算法,实时对采集到的数据进行分析和处理,根据任务需求自动调整运行模式和工作参数,大大提高卫星的工作效率和灵活性.多功能化也是卫星技术发展的重要趋势之一.未来的卫星将不再局限于单一的通信,遥感或导航功能,而是集多种功能于一体,成为综合性的太空平台.一颗卫星可能同时具备高精度的对地观测,高速的数据通信以及精确的导航定位等多种功能,为用户提供更加全面,便捷的服务.在应对自然灾害时,多功能卫星可以快速获取灾区的图像和数据,同时为救援指挥中心提供通信保障,实现信息的快速传递和共享.小型化则是降低卫星成本,提高发射灵活性的关键途径.通过采用新型材料和先进的制造工艺,卫星的体积和重量将进一步减小,同时性能却不会受到影响.小型卫星具有发射成本低,研制周期短,部署灵活等优势,能够满足不同用户的多样化需求.在商业航天领域,小型卫星星座的建设正成为热点,众多小型卫星协同工作,实现全球范围内的通信,遥感等服务,为商业航天的发展注入了新的活力.在卫星技术不断发展的过程中,对微推力器精确控制的要求也将越来越高.随着卫星功能的日益复杂和任务的多样化,需要微推力器能够提供更加精确,稳定的推力,以确保卫星在各种复杂环境下都能准确地完成任务.在深空探测任务中,卫星需要在远离地球的环境中进行精确的轨道调整和姿态控制,这就要求微推力器的控制精度达到更高的水平,以满足任务的严苛要求.
(三)合作前景与潜力CTS压电执行器与卫星微推力器的合作前景广阔,潜力巨大.随着卫星技术的不断进步和应用领域的不断拓展,对微推力器精确控制的需求将持续增长,这为CTS压电执行器提供了广阔的市场空间.在未来的卫星通信领域,为了实现更高速,更稳定的通信服务,卫星需要更加精确地控制姿态和轨道,以确保信号的准确传输.CTS压电执行器凭借其高精度的控制能力和快速的响应速度,能够为卫星微推力器提供可靠的技术支持,满足卫星通信对精确运动控制的严格要求.在科学探测卫星方面,如引力波探测卫星,暗物质探测卫星等,对卫星的稳定性和精度要求极高.CTS压电执行器的卓越性能能够帮助微推力器实现更加精确的推力控制,确保卫星在复杂的太空环境中保持稳定的运行状态,为科学研究提供准确的数据支持.在引力波探测卫星中,微小的干扰都可能影响探测结果的准确性,CTS压电执行器的高精度控制可以有效减少卫星的姿态波动和轨道偏差,提高引力波探测的灵敏度和可靠性.随着商业航天的兴起,越来越多的商业卫星项目涌现,对成本控制和性能优化提出了更高的要求.CTS压电执行器的体积小,重量轻,可靠性强等特点,能够在降低卫星整体成本的同时,提高卫星的性能和可靠性,满足商业航天市场对高效,经济的卫星解决方案的需求.在低轨卫星星座建设中,大量的卫星需要快速部署和高效运行,CTS压电执行器可以为微推力器提供精准的控制,确保卫星星座的稳定运行,为商业航天的发展提供有力保障.综上所述,CTS压电执行器在卫星微推力器中的应用具有重要的意义和广阔的前景.通过不断的技术创新和产品优化,CTS公司将继续为卫星技术的发展贡献力量,推动卫星在太空探索,通信,科学研究等领域发挥更大的作用,开启更加辉煌的太空探索新篇章.
卫星隐形操控者CTS压电执行器的太空奇迹
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334P4000B5C3T |
CTS |
334P/L |
VCXO |
400 MHz |
LVPECL |
3.3V |
±25ppm |
|
334P500B3C2T |
CTS |
334P/L |
VCXO |
50 MHz |
LVPECL |
2.5V |
±50ppm |
|
334P500B3C3T |
CTS |
334P/L |
VCXO |
50 MHz |
LVPECL |
3.3V |
±50ppm |
|
334P500B3I2T |
CTS |
334P/L |
VCXO |
50 MHz |
LVPECL |
2.5V |
±50ppm |
|
334P500B3I3T |
CTS |
334P/L |
VCXO |
50 MHz |
LVPECL |
3.3V |
±50ppm |
|
334P500B4C2T |
CTS |
334P/L |
VCXO |
50 MHz |
LVPECL |
2.5V |
±30ppm |
|
334P500B4C3T |
CTS |
334P/L |
VCXO |
50 MHz |
LVPECL |
3.3V |
±30ppm |
|
334P500B4I2T |
CTS |
334P/L |
VCXO |
50 MHz |
LVPECL |
2.5V |
±30ppm |
|
334P500B4I3T |
CTS |
334P/L |
VCXO |
50 MHz |
LVPECL |
3.3V |
±30ppm |
|
334P500B5C2T |
CTS |
334P/L |
VCXO |
50 MHz |
LVPECL |
2.5V |
±25ppm |
|
334P500B5C3T |
CTS |
334P/L |
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50 MHz |
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3.3V |
±25ppm |
|
334P625B3C2T |
CTS |
334P/L |
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62.5 MHz |
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2.5V |
±50ppm |
|
334P625B3C3T |
CTS |
334P/L |
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±50ppm |
|
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CTS |
334P/L |
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2.5V |
±50ppm |
|
334P625B3I3T |
CTS |
334P/L |
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62.5 MHz |
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±50ppm |
|
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CTS |
334P/L |
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|
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CTS |
334P/L |
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±30ppm |
|
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CTS |
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2.5V |
±30ppm |
|
334P625B4I3T |
CTS |
334P/L |
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±30ppm |
|
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CTS |
334P/L |
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LVPECL |
2.5V |
±25ppm |
