晶体振荡器重要作用

很多电子系统都要用到振荡器作为关键功能区块。一些典型的用途包括:振荡器重要参数是决定着接收器或发射器的稳定RF讯号;精确测量的准确频率参考;或用于精确计时的即时时脉。作为时脉,用于同步操作的数位系统中;用于系统规格以及振荡器必须如何发挥作用,将决定振荡器的大多数参数。

晶体振荡器输入和输出 晶体振荡器的主要参数详解(1)

有源晶振-星光鸿创

晶体振荡器封装材质

金属封装:的基座在陶瓷材料上有一个KOVAR材料的金属环,以钨及金镀焊在基座上源。金属上盖是表面镀铬的KOVAR材料。

陶瓷封装:就是指用陶瓷外壳封装的晶振,跟石英晶振比起来陶瓷晶振精度要差一些,但成本也比较低,主要用在对频率精度要求不高的电子产品中。

晶体振荡器四个引脚常见的晶振封装:SMD2016:2.0 x 1.6 mm ;SMD2520:2.5 x 2.0 mm ;SMD3225:3.2 x 2.5 mm ;SMD5032:5.0 x 3.2 mm;SMD7050:7.0 x 5.0 mm。

晶体振荡器的参数

1.晶体振荡器频率

晶体振荡器的振动频率与晶振的面积、厚度、切割方向等有关。较长的摆动较少,较厚的摆动较慢,较软的摆动较慢,但太短,太薄,太难摇动。目前市面上的振荡器可为低功耗器件提供低至1Hz的频率,振荡器的频率还可在其频率范围内进行编程,精确到小数点后六位,同时也支持高至725MHz的器件。

2.晶体振荡器频率稳定性

晶体振荡器的振荡频率主要由石英晶体谐振器的谐振频率fq决定,fq主要取决于石英晶片的尺寸 。晶体振荡器的物理性能和化学性能都十分稳定,它的尺寸受外界条件如温度、湿度、气压等变化的影响极小,使其谐振频率fq十分稳定,因而石英晶体谐振器上标志的标称频率是十分稳定的,从而使石英晶体振荡器具有很高的振荡频率稳定度 。频率稳定性是振荡器的基本性能指标之一,参考额定输出频率通常以百万分率或十亿分率计。它表示外部条件导致的输出频率与理想值的偏差。因此,稳定性数值越小,性能越好。不同振荡器类别,影响频率稳定性的外部条件可能不同,但通常包括温度变化以及在25°C时测量的初始补偿。同时还可能包括随时间变化的频率老化、频率偏移、电源电压变化和输出负载变化等电气条件。

3.晶体振荡器频率调节范围

通过调节晶振的某可变元件改变输出频率的范围,包括调频频偏、调频灵敏度、调频线性度。

4.晶体振荡器抖动和相位噪声

相位噪声及在时域下测量的抖动的重要度,通常被认为是继振荡器频率稳定性之后的性能指标。相位噪声和抖动与系统性能直接相关,会影响串行数据系统中的误码率等参数。相位噪声和抖动是量化时钟信号噪声的两种方法。相位噪声用来测量频域内的时钟噪声;抖动则是用来测量时域内噪声对时钟的影响。由于抖动和相位噪声是影响系统时序误差的主要因素,因此在评估总时序预算时,需充分考虑时钟噪声。这并不是一件简单的事情。并非所有振荡器厂商都会以相同的方式指定抖动。抖动要求因应用而异,频域内测量的集成相位抖动分别有不同类型的抖动和不同的集成范围。

5.晶体振荡器输出信号格式

输出类型分为两类:单端或差分。单端振荡器成本较低,易于实现,但也有局限性。最常见的是单端输出类型,可以轨到轨摆动。芯片组供应商可以为定时芯片指定所需的输出信号模式。

6.晶体振荡器电源电压

电源电压,以伏特(V)为单位,是操作振荡器所需的输入电源。单端振荡器的标准电压包括1.8V、2.5V和3.3V。现代差分振荡器的电压通常介于2.5V和3.3V之间。电源电压原通过VDD引脚为振荡器供电,因此有时也被称为VDD。

7.晶体振荡器电源电流

电源电流是指振荡器的最大工作电流,以微安(μA)或毫安(mA)为单位,在最大电压或标称电压下进行测量。典型电源电流是在没有负载的情况下测量的。

8.晶体振荡器负载特性

负载在规定变化范围内晶其他条件保持不变,电源电压在规定变化范围内晶体振荡器输出频率相对于标称电源电压下的输出频率的最大允许频偏。

9.晶体振荡器工作温度范围

技术条件中规定的一种环境温度范围。在该温度范围内,能够保证振荡器输出频率及其它各种特性能满座指标要求。常见的晶振工作温度:-30~ 85℃和-40~ 85℃这两种。

10.晶体振荡器温度稳定度

其他条件保持不变,在规定温度范围内晶体振荡器输出频率的最大变化量相对于温度范围内输出频率极值之和的允许频偏值。

11.晶体振荡器频率老化率

在恒定的环境条件下,测量振荡器频率时,振荡器频率和时间之间的关系,即其频率偏移的速率。这种长期频率漂移是由晶体元件和振荡器电路元件的自身参数缓慢变化造成的。可用规定时限后的最大变化率或规定的时限内最大的总频率变化来表示。晶体老化是因为在生产晶体的时候存在应力、污染物、残留、结构工艺缺陷等问题。

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