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晶振,晶振怎么選擇? - 壹芯微

返回列表來源:壹芯微 發布日期 2022-01-25 瀏覽:-

晶振,晶振怎么選擇? - 壹芯微

晶振被廣泛應用到軍、民用通信電臺,微波通信設備,程控電話交換機,無線?電綜合測試儀,BP機、移動電話發射臺,高檔頻率計數器、?GPS?、衛星通信、遙控移動設備等。晶振有多種封裝,它的特點是電氣性能規范多種多樣。它有好幾種不同的類型:電壓控制晶振(VCXO)、溫度補償晶振(TCXO)、恒溫箱晶振(OCXO),以及數字補償晶振(DCXO)。每種類型都有自己的獨特性能。那么該如何選擇呢?

1.封裝

與其它電子元件相似,晶振亦采用愈來愈小型的封裝。例如,M-tron公司的M3L/M5L系列表面貼裝晶振現在采用3.2×5.0×1.0mm的封裝。通常,較小型的器件比較大型的表面貼裝或穿孔封裝器件更昂貴。小型封裝往往要在性能、輸出選擇和頻率選擇之間作出折衷。

2.頻率穩定性的考慮

晶振的主要特性之一是工作溫度內的穩定性,它是決定晶振價格的重要因素。穩定性愈高或溫度范圍愈寬,器件的價格亦愈高。對于頻率穩定度要求±20ppm或以上的應用,可使用普通無補償的晶振。對于低于±1至±20ppm的穩定度,應該考慮TCXO。對于低于±1ppm的穩定度,應該考慮OCXO或DCXO。

石英晶振

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3.輸出

必需考慮的其它參數是輸出類型、相位噪聲、抖動、電壓穩定度、負載穩定性、功耗、封裝形式、沖擊和振動、以及電磁干擾(EMI)。晶振器可HCMOS/TTL兼容、ACMOS兼容、ECL和正弦波輸出。每種輸出類型都有它的獨特波形特性和用途。應該關注三態或互補輸出的要求。對稱性、上升和下降時間以及邏輯電平對某些應用來說也要作出規定。許多DSP和通信芯片組往往需要嚴格的對稱性(45%至55%)和快速的上升和下降時間(小于5ns)。

4.相位噪聲和抖動

在頻域測量獲得的相位噪聲是短期穩定度的真實量度。它可測量到中央頻率的1Hz之內和通常測量到1MHz。晶振的相位噪聲在遠離中心頻率的頻率下有所改善。TCXO和OCXO晶振以及其它利用基波或諧波方式的晶振具有最好的相位噪聲性能。采用鎖相環合成器產生輸出頻率的晶振比采用非鎖相環技術的晶振一般呈現較差的相位噪聲性能。

抖動與相位噪聲相關,但是它在時域下測量。以微微秒表示的抖動可用有效值或峰—峰值測出。許多應用,例如通信網絡、無線數據傳輸、ATM和SONET要求必需滿足嚴格的拌動指標。需要密切注意在這些系統中應用的晶振的抖動和相位噪聲特性。

5.電源和負載的影響

晶振的頻率穩定性亦受到晶振電源電壓變動以及晶振負載變動的影響。正確選擇晶振可將這些影響減到最少。設計者應在建議的電源電壓容差和負載下檢驗晶振的性能。不能期望只能額定驅動15pF的晶振在驅動50pF時會有好的表現。在超過建議的電源電壓下工作的晶振亦會呈現壞的波形和穩定性。

對于需要電池供電的器件,一定要考慮功耗。引入3.3V的產品必然要開發在3.3V下工作的晶振。較低的電壓允許產品在低功率下運行?,F今大部分市售的表面貼裝晶振在3.3V下工作。許多采用傳統5V器件的穿孔式晶振正在重新設計,以便在3.3V下工作。

6.工作環境

晶振實際應用的環境需要慎重考慮。例如,高的振動或沖擊水平會給晶振帶來問題。除了可能產生物理損壞,振動或沖擊可在某些頻率下引起錯誤的動作。這些外部感應的擾動會產生頻率跳動、增加噪聲份量以及間歇性晶振失效。對于要求特殊EMI兼容的應用,EMI是另一個要優先考慮的問題。除了采用合適的PC母板布局技術,重要的是選擇可提供輻射量最小的晶振。一般來說,具有較慢上升/下降時間的晶振呈現較好的EMI特性。

對于70MHz以下的頻率,建議使用HCMOS型的晶振。對于更高的頻率,可采用ECL型的晶振。ECL型晶振通常具有最好的總噪聲抑制,甚至在10至100MHz的較低頻率下,ECL型也比其它型的晶振略勝一籌。

總而言之,當選定晶振時,有許多不同的選擇要考慮。然而,通過檢查使用晶振的系統,最方便的選擇將變得顯而易見;例如可用于為晶振供電的輸入電壓以及晶振的輸出將驅動的器件的類型等因素。還必須考慮應用的其它約束條件,例如物理尺寸和操作環境。除了這些基本參數之外,針對特定應用,還有許多其它規范要予以考量。

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