晶體振蕩器的11個重要技術參數(shù)解說
晶體振蕩器重要作用
很多電子系統(tǒng)都要用到振蕩器作為關鍵功能區(qū)塊。一些典型的用途包括:振蕩器重要參數(shù)是決定著接收器或發(fā)射器的穩(wěn)定RF訊號;精確測量的準確頻率參考;或用于精確計時的即時時脈。作為時脈,用于同步操作的數(shù)位系統(tǒng)中;用于系統(tǒng)規(guī)格以及振蕩器必須如何發(fā)揮作用,將決定振蕩器的大多數(shù)參數(shù)。
晶體振蕩器封裝材質
金屬封裝:的基座在陶瓷材料上有一個KOVAR材料的金屬環(huán),以鎢及金鍍焊在基座上源。金屬上蓋是表面鍍鉻的KOVAR材料。
陶瓷封裝:就是指用陶瓷外殼封裝的晶振,跟石英晶振比起來陶瓷晶振精度要差一些,但成本也比較低,主要用在對頻率精度要求不高的電子產品中。
晶體振蕩器四個引腳常見的晶振封裝: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。
晶體振蕩器的參數(shù)
1.晶體振蕩器頻率
晶體振蕩器的振動頻率與晶振的面積、厚度、切割方向等有關。較長的擺動較少,較厚的擺動較慢,較軟的擺動較慢,但太短,太薄,太難搖動。目前市面上的振蕩器可為低功耗器件提供低至1Hz的頻率,振蕩器的頻率還可在其頻率范圍內進行編程,精確到小數(shù)點后六位,同時也支持高至725MHz的器件。
2.晶體振蕩器頻率穩(wěn)定性
晶體振蕩器的振蕩頻率主要由石英晶體諧振器的諧振頻率fq決定,fq主要取決于石英晶片的尺寸 。晶體振蕩器的物理性能和化學性能都十分穩(wěn)定,它的尺寸受外界條件如溫度、濕度、氣壓等變化的影響極小,使其諧振頻率fq十分穩(wěn)定,因而石英晶體諧振器上標志的標稱頻率是十分穩(wěn)定的,從而使石英晶體振蕩器具有很高的振蕩頻率穩(wěn)定度 。頻率穩(wěn)定性是振蕩器的基本性能指標之一,參考額定輸出頻率通常以百萬分率或十億分率計。它表示外部條件導致的輸出頻率與理想值的偏差。因此,穩(wěn)定性數(shù)值越小,性能越好。不同振蕩器類別,影響頻率穩(wěn)定性的外部條件可能不同,但通常包括溫度變化以及在25°C時測量的初始補償。同時還可能包括隨時間變化的頻率老化、頻率偏移、電源電壓變化和輸出負載變化等電氣條件。
3.晶體振蕩器頻率調節(jié)范圍
通過調節(jié)晶振的某可變元件改變輸出頻率的范圍,包括調頻頻偏、調頻靈敏度、調頻線性度。
4.晶體振蕩器抖動和相位噪聲
相位噪聲及在時域下測量的抖動的重要度,通常被認為是繼振蕩器頻率穩(wěn)定性之后的性能指標。相位噪聲和抖動與系統(tǒng)性能直接相關,會影響串行數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的誤碼率等參數(shù)。相位噪聲和抖動是量化時鐘信號噪聲的兩種方法。相位噪聲用來測量頻域內的時鐘噪聲;抖動則是用來測量時域內噪聲對時鐘的影響。由于抖動和相位噪聲是影響系統(tǒng)時序誤差的主要因素,因此在評估總時序預算時,需充分考慮時鐘噪聲。這并不是一件簡單的事情。并非所有振蕩器廠商都會以相同的方式指定抖動。抖動要求因應用而異,頻域內測量的集成相位抖動分別有不同類型的抖動和不同的集成范圍。
5.晶體振蕩器輸出信號格式
輸出類型分為兩類:單端或差分。單端振蕩器成本較低,易于實現(xiàn),但也有局限性。最常見的是單端輸出類型,可以軌到軌擺動。芯片組供應商可以為定時芯片指定所需的輸出信號模式。
6.晶體振蕩器電源電壓
電源電壓,以伏特(V)為單位,是操作振蕩器所需的輸入電源。單端振蕩器的標準電壓包括1.8V、2.5V和3.3V?,F(xiàn)代差分振蕩器的電壓通常介于2.5V和3.3V之間。電源電壓原通過VDD引腳為振蕩器供電,因此有時也被稱為VDD。
7.晶體振蕩器電源電流
電源電流是指振蕩器的最大工作電流,以微安(μA)或毫安(mA)為單位,在最大電壓或標稱電壓下進行測量。典型電源電流是在沒有負載的情況下測量的。
8.晶體振蕩器負載特性
負載在規(guī)定變化范圍內晶其他條件保持不變,電源電壓在規(guī)定變化范圍內晶體振蕩器輸出頻率相對于標稱電源電壓下的輸出頻率的最大允許頻偏。
9.晶體振蕩器工作溫度范圍
技術條件中規(guī)定的一種環(huán)境溫度范圍。在該溫度范圍內,能夠保證振蕩器輸出頻率及其它各種特性能滿座指標要求。常見的晶振工作溫度:-30~+85℃和-40~+85℃這兩種。
10.晶體振蕩器溫度穩(wěn)定度
其他條件保持不變,在規(guī)定溫度范圍內晶體振蕩器輸出頻率的最大變化量相對于溫度范圍內輸出頻率極值之和的允許頻偏值。
11.晶體振蕩器頻率老化率
在恒定的環(huán)境條件下,測量振蕩器頻率時,振蕩器頻率和時間之間的關系,即其頻率偏移的速率。這種長期頻率漂移是由晶體元件和振蕩器電路元件的自身參數(shù)緩慢變化造成的??捎靡?guī)定時限后的最大變化率或規(guī)定的時限內最大的總頻率變化來表示。晶體老化是因為在生產晶體的時候存在應力、污染物、殘留、結構工藝缺陷等問題。