晶体振荡器被广泛运用到军、民用通信电台,微波通信设备,程控手机互换机,无线电解析测试仪,BP机、挪动手机发射台,低档频率计数器、GPS、卫星通信、遥控挪动设备等。它有多种封装,本性是电气功能规范多种多样。它有好几种差别的类型:电压管制晶体振荡器(VCXO)、温度补偿晶体振荡器(TCXO)、恒温晶体振荡器(OCXO),以及数字补偿晶体振荡器(MCXO或DTCXO),每品种型都有自己的独本功能。假定您紧要使您的设备即开即用,您就必须选用VCXO或温补晶振,假定要求摇动度在0.5ppm以上,则需决意数字温补晶振(MCXO)。模仿温补晶振适用于摇动度要求在5ppm~0.5ppm之间的紧要。VCXO只适合于摇动度要求在5ppm如下的制造品。在不紧要即开即用的环境下,假定紧要信号摇动度跨越0.1ppm的,可选用OCXO。
频率摇动性的思虑
晶体振荡器的主要本性之一是任务温度内的摇动性,它是决意振荡器代价的紧要因素。摇动性愈高或温度范围愈宽,器件的代价亦愈高。财制造级标准规定的-40~+75℃这个范围屡屡只是出于办理者们的习气,借使借使倘使-30~+70℃已经够用,那么就不必去谋求更宽的温度范围。 办理项目师要紧密决意特定运用的理论紧要,此后规定振荡器的摇动度。方针过高象征着花钱愈多。
晶体老化是构成频率变卦的又一紧要因素。依照目标制造品的预期寿命差别,有多种门径或许减弱这种影响。晶体老化会使输出频率按照对数曲线制造生变卦,也便是说在制造品运用的第一年,这种景象才最为显着。比方,运用10年以上的晶体,其老化速度也许是第一年的3倍。接纳不凡的晶体加工做工或许改进这种情况,也或许接纳调节的办法管理,譬如,或许在管制引脚上施加电压(即增加电压管制服从)等。
与摇动度无关的此外因素还包含电源电压、负载变卦、相位噪声与颤动,这些方针理应规定进去。关于财制造产品,有时还紧要提出振动、打击方面的方针,军用品与宇航设备的要求屡屡更多,譬如压力变卦时的容差、受辐射时的容差,等等。
输出
必须思虑的另外参数是输出类型、相位噪声、颤动、电压本性、负载本性、功耗、封装模式,关于财制造产品,有时还要思虑打击与振动、以及电磁骚动扰攘侵犯(EMI)。晶体振荡器可HCMOS/TTL兼容、ACMOS兼容、ECL与正弦波输出。每种输出类型都有它的奇特波形本性与用处。理应存眷三态或互补输出的要求。对称性、上升与降落时间以及逻辑电平对某些运用来讲也要作出规定。很多DSP与通信芯片组屡屡紧要严格的对称性(45%至55%)与疾速的上升与降落时间(小于5ns)。
相位噪声与颤动
在频域丈量得到的相位噪声是短时间摇动度的实际上量度。它可丈量到核心频率的1Hz以内与通常丈量到1MHz。
晶体振荡器的相位噪声在阔别核心频率的频率下有所改进。TCXO与OCXO振荡器以及另外操作基波或谐波方法的晶体振荡器具有最好的相位噪声功能。接纳锁相环合成器制造生输出频率的振荡器比接纳非锁相环技术的振荡器通常泛起较差的相位噪声功能。
颤动与相位噪声干系,可是它在时域下丈量。以轻轻秒体现的颤动可用有用值或峰—峰值测出。很多运用,比方通信Internet、无线数据传输、ATM与SONET要求必须惬心严格的拌动方针。紧要亲近当心在这些体系中运用的振荡器的颤动与相位噪声本性。
电源与负载的影响
振荡器的频率摇动性亦遭到振荡器电源电压变幻以及振荡器负载变幻的影响。准确决意振荡器可将这些影响减到最少。办理者应在建议的电源电压容差与负载下考试振荡器的功能。不能奢望只能分外驱动15pF的振荡器在驱动50pF时会有好的体现。在跨越建议的电源电压下任务的振荡器亦会泛起较差的波形与摇动性。
关于紧要电池供电的器件,未紧要思虑功耗。引入3.3V的制造品注定要拓荒在3.3V下任务的振荡器。
较低的电压允许制造品在低功率下运转。当今大部份市售的皮相贴装振荡器在3.3V下任务。很多接纳传统5V器件的穿孔式振荡器正在从新办理,以便3.3V下任务。
封装
与另外电子元件相通,时钟振荡器亦接纳越来越小型的封装。大普通信技术有限公司或许或许依照客户的紧要制作各品种型、差别尺寸的晶体振荡器(具体资料请参看制造品手册)。 通常,较小型的器件相比大型的皮相贴装或穿孔封装器件更卑贱。所以,小型封装屡屡要在功能、输出决意与频率决意之间作出折衷。
任务环境
晶体振荡器理论运用的环境紧要谨慎思虑。比方,高强度的振动或打击会给振荡器带来标题。
除了或许或许制造生物理废弛,振动或打击或许或许在某些频率下惹起舛错的动作。这些外部感应的扰动会制造生频率跳动、增加噪声分量以及间歇性振荡器失效。
关于要求不凡EMI兼容的运用,EMI是另一个要优先思虑的标题。除了接纳相符的PC母板布局技术,紧要的是决意可提供辐射量最小的时钟振荡器。
通常来讲,具有较慢上升/降落时间的振荡器泛起较好的EMI本性。
检测
关于晶振的检测, 通常仅能用示波器(紧要颠末电路板赐与加电)或频率计实现。万用表或另外测试仪等是无法丈量的。假定不有条件或不有办法果断其利害时, 那只能接纳代换法了,这也是行之有用的。
晶振常见的故障有: (a)内部漏电; (b)内部开路; (c)变质频偏;(d)与其相连的核心电容漏电。从这些故障看,运用万用表的高阻档与测试仪的VI曲线服从应能检查出(C),(D)项的故障,但这将取决于它的废弛水准。
总结
器件选型时通常都要留出一些余量,以包管制造品的靠得住性。选用较低档的器件或许进一步高涨失效几率,带来隐蔽的效益,这一点在相比制造品代价的时刻也要思虑到。要使振荡器的“集团功能”趋于平衡、合理,这就紧要权衡诸如摇动度、任务温度范围、晶体老化效应、相位噪声、本钱等多方面因素,这里的本钱不单仅包含器件的代价,况且包含制造品全寿命的运用本钱。
附注
下面先容了几个足以体现出一个晶体振荡器功能高低的技术方针,体会这些方针的含义,将有助于办理项目师顺利完成办理项目,同时也或许大大削减整机生制造厂家的洽购本钱。
总频差:在规定的时间内,由于规定的任务与非任务参数全数组合而惹起的晶体振荡器频率与给定标称频率的最大频差。
说明:总频差包含频率温度摇动度、频率常温粗略度、频率老化率、频率电源电压摇动度(电压本性)与频率负载摇动度(负载本性)共同构成的最大频差。通常只在对短时间频率摇动度关怀,而对此外频率摇动度方针不严格要求的场合接纳。
频率温度摇动度:在标称电源与负载下,任务在规定温度范围内的不带隐含基准温度或带隐含基准温度的最大允许频偏。
说明:
fT=±(fmax-fmin)/(fmax+fmin)
fTref =±MAX[|(fmax-fref)/fref|,|(fmin-fref)/fref|] fT:频率温度摇动度(不带隐含基准温度)
fTref:频率温度摇动度(带隐含基准温度)