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如何判斷晶振輸入輸出端是否正常

科技 更新时间:2024-09-13 12:17:10

  晶振應用廣泛,這一定程度上介紹了了解晶振的必要性。為增進大家對晶振的認知,本文将對壓控晶振予以講解,主要内容為:壓控晶振的參數、選型以及壓控晶振輸入電壓和輸出頻率的關系。如果你對本文即将要講解的内容存在一定興趣,不妨繼續往下閱讀哦。

  如何判斷晶振輸入輸出端是否正常(一文了解壓控晶振參數)(1)

  一、壓控晶振輸入電壓和輸出頻率的關系

  VCXO 壓控振蕩器的頻率偏移值同加在其調諧電路上的控制電壓的大小有關。VCXO 标稱頻率對應的調諧電壓規定為 VCC(電源電壓)的一半。VCC 為 5V 的 VCXO,控制電壓為 2.5V 時就産生中心頻率。控制電壓為(0.5~4.5)V 的 VCXO,其頻率變化曲線的斜率為正。也就是說,當控制電壓從 2.5V 上升為 4.5V 時,振蕩器的頻率将增大;當控制電壓從 2.5V 降為 0.5V 時,振蕩器的頻率将減小。振蕩器的頻率随控制電壓變化的特性,往往用調諧靈敏度這一物理量來描述。調諧靈敏度用單位 10-6/V 表示。如果 VCXO 的牽引度為±10010-6,控制電壓範圍為(0.5~4.5)V,則其調諧靈敏度等于 5010-6/V。要求控制電壓沒有噪聲或其它可能引起石英晶體振蕩器頻率和輸出波形特性發生突變的瞬态過程,這一點很重要。為把噪聲減至最小,經常采取的措施是在電路闆上把模拟信号與數字信号分别接地。

  如何判斷晶振輸入輸出端是否正常(一文了解壓控晶振參數)(2)

  二、壓控晶振的參數及選型

  1. 頻率大小:頻率越高一般價格越高。但頻率越高,頻差越大,從綜合角度考慮,一般工程師會選用頻率低但穩定的晶振,自己做倍頻電路。總之頻率的選擇是根據需要選擇,并不是頻率越大就越好。要看具體需求。比如基站中一般用 10MHz 的恒溫晶振(OCXO),因其有很好的頻率穩定性,屬于高端晶振。至于範圍,晶振的頻率做的太高的話,就會失去意義,因為有其他更好的頻率産品代替。

  2. 頻率穩定度:關鍵參數。指在規定的工作溫度範圍内,與标稱頻率允許的偏差,用 ppm(百萬分之一)表示。一般來說,穩定度越高或溫度範圍越寬,價格越高。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體振蕩器。對于介于±1 至±20ppm 的穩定度,應該考慮溫補晶振 TCXO。對于低于±1ppm 的穩定度,應該考慮恒溫晶振 OCXO。

  3. 電源電壓:常用的有 1.8V、2.5V、3.3V、5V 等,其中 3.3V 應用最廣。

  4. 輸出:根據需要采用不同輸出。(HCMOS,SINE,TTL,PECL,LVPECL,LVDS,HSCL,PLL 等)每種輸出類型都有它的獨特波形特性和用途。應該關注三态或互補輸出的要求。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,根據客戶需要我們可以幫助客戶選型。

  5. 工作溫度範圍:工業級标準規定的 -40~ 85℃這個範圍往往隻是出于設計者們的習慣,倘若 -20℃~ 70℃已經夠用,那麼就不必去追求更寬的溫度範圍。對于某些特殊場合如航天軍用等,對溫度有更苛刻的要求。

  

  6. 相位噪聲和抖動:相位噪聲和抖動是對同一種現象的兩種不同的定量方式,是對短期穩定度的真實度量。振蕩器以及其它利用基波或諧波方式的晶體振蕩器具有最好的相位噪聲性能。采用鎖相環合成器産生輸出頻率的振蕩器比采用非鎖相環技術的振蕩器一般呈現較差的相位噪聲性能。但相對的,擁有好的相位噪聲和抖動的同時振蕩器的設計複雜,體積大,頻率低,造價高。實際上相位噪聲和抖動是短期頻率穩定度的度量,所以一般越高端的晶振,即頻穩越好的晶振,這些指标也相應越好。

  7. 牽引範圍(VCXO):是針對 VCXO 的參數。帶有壓控功能的晶振為(VCXO),即通過調節控制電壓改變輸出頻率。牽引範圍為變化頻率(增大或減少)與中心頻率的比值。此值一般用 ppm 表示。通常牽引範圍大約為 100-200ppm,取決于 VCXO 的結構和所選擇的晶體。

  8. 封裝:與其它電子元件相似,石英振蕩器亦采用愈來愈小型的封裝。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。所以,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。

  9. 老化率:随着時間的推移,頻率值随着變化的大小,有年老化和日老化兩種指标。SJK 的高精度恒溫晶振(OCXO)可以達到 10-8ppm/ 年。

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