简单概述晶振分类有哪些?

浏览量: 上传更新:2019-11-25 20:20

 

晶振分类

 

1、简单晶体振荡器(XO)

这是最基本的类型,其安稳度完全由晶体谐振器本身的固有特性决定。 在MHz规模内的较高频率晶体由石英棒制成,其制造方式是即使环境温度在-55℃至+125℃(-67°F至 +257°F)之间改变,也可提供相对安稳的频率。即使在这么宽的温度规模内,适当切开的石英晶体也可实现±25ppm的安稳度。与诸如随温度改变可达1%(10,000ppm)或更高的LC振荡电路等其它被迫谐振器相较,晶体振荡器的性能已大幅提升了。但对于某些使用来说,即使25ppm也不够好,因此必须采用额外办法。

2、温度补偿晶体振荡器(TCXO)

如果固有频率与石英晶体的温度安稳度无法满足使用要求,就能够采用温度补偿单元。TCXO使用温度感测元件以及产生电压曲线的电路,在整个温度规模内,该电压曲线与晶体的频率改变趋势完全相反,所以可理想地抵消晶体的漂移。依据TCXO的类型和温度规模,TCXO的典型安稳度规范规模为小于±0.5ppm至±5ppm。

3、恒温操控晶体振荡器(OCXO)

对于某些使用,TCXO的频率-温度安稳度指标仍无法满足要求。在这些情况下,或许需求OCXO。顾名思义,具有烤腔的振荡器将晶体加热到更高温度,但仍受操控,使得环境温度即使改变大,晶体的温度也保持安稳。因为晶体的温度和振荡器的敏感部份改变很小,频率-环境温度安稳度得到显着改善。在环境温度规模内,OCXO的安稳度能够到达0.001ppm。然而,这种安稳度的提升是以增加功耗为代价的,将热量提供给烤腔当然需求能量。典型的OCXO或许需求1到5W的功率以维持内部温度。在开机后,还需求等待温度和频率安稳的暖机时间,取决于晶体振荡器的类型,暖机时长通常从1分钟到10多分钟。

4、压控晶体振荡器(VCXO)

在一些使用中,希望能够调谐或调整振荡器的频率,以便将其锁相到锁相环(PLL)中的参考,或或许用于调节波形。VCXO透过电子频率操控(EFC)电压输入,提供了这项功能。对于某些专用元件,VCXO的调谐规模规格或许在±10ppm到±100ppm(甚至更高)。

 

1、输出频率

任何振荡器最基本的属性都是它生成的频率。依据界说,振荡器是接受输入电压(通常为直流电压)并在某一频率下产生重复交流输出的器材。所需的频率由系统类型和如何使用该振荡器所决定。

一些使用需求kHz规模内的低频晶体。一个常见的例子是32.768 kHz手(钟)表晶体。 但是大多数当前的使用需求更高频率的晶体,规模从小于10MHz到大于100MHz。

2、频率安稳性和温度规模

所需的频率安稳性由系统要求确认。振荡器的安稳性可简单地表述为:因为某些原因引起的频率改变除以中心频率。(即:安稳性=频率改变÷中心频率)

3、输入电压和功率

任何类型的晶振通常都能够被设计为利用系统中已有的DC输入电源电压来操作。 在数字系统中,通常希望使用与振荡器将驱动的系统中的逻辑器材所使用的电压相匹配的电压来驱动晶振,以便逻辑电平是直接兼容的。+3.3V或+5V是这些数字单元的典型输入。具有较高功率输出的其它器材能够使用较高电压,例如+12V或+15V。另一个考虑因素是为器材供电所需的电流量。XO或TCXO或许只需求几mA,因此在低电压系统中,其功耗能够小于0.01W。另一方面,在上电时,一些OCXO能够需求5W或6W。

4、输出波形

然后要选择输出波形以匹配振荡器将在系统中驱动的负载。最常见的输出之一是CMOS——以驱动逻辑电平输入。CMOS输出将是在地电位和系统的Vdd轨之间摆动的方波。对于高于约100MHz的较高频率,通常使用差分方波。这些振荡器具有两个180°异相的输出、具有快速上升和下降时间以及非常小的抖动。最通用的类型是LVPECL和LVDS。如果振荡器用于驱动RF组件、如混频器或其它具有50Ω输入阻抗的器材,则通常会指定某个功率级别的正弦波输出。产生的输出功率通常在0dBm到+13dBm(1mW到20mW)之间,虽然如果需求能够输出更高功率。

5、封装尺寸和外形

基于振荡器类型和规格,对晶振封装的要求将大相径庭。简单的时钟振荡器和一些TCXO能够装在小到1.2×2.5mm2的封装中;而一些OCXO能够大到50×50mm2,对某些特定设计,甚至可更大。虽然一些通孔封装如双列直插式4或14引脚类型仍然用于较大的部件(如OCXO或专用TCXO),但大多数当前设计使用表贴封装。这些表贴配置能够是密封的陶瓷封装,或基于FR-4的、具有用于I/O的建构的组件。

6、总结

<p font-size:17px;text-align:justify;background-color:#ffffff;color:#3e3e3e;"="" style="word-wrap: break-word; margin: 5px 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-family: &quot;sans serif&quot;, tahoma, verdana, helvetica; text-indent: 2em;">器材选型时一般都要留出一些余量,以保证产品的可靠性。选用较高档的器材能够进一步降低失效概率,带来潜在的效益,这一点在比较产品价格的时候也要考虑到。要使晶体振荡器的“整体性能”趋于平衡、合理,这就需求权衡诸如安稳度、工作温度规模、晶体老化效应、相位噪声、成本等多方面因素,这里的成本不仅仅包括器材的价格,而且包括产品全寿命的使用成本。