晶振技术指标小结

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晶振技术指标小结

2024-07-12 22:44| 来源: 网络整理| 查看: 265

晶振技术指标小结 一、概述二、晶振的定义及分类1、普通封装晶体振荡器(SPXO)2、压控式晶体振荡器(VCXO)3、温度补偿晶体振荡器(TCXO)4、恒温晶体振荡器(OCXO) 三、晶振的主要技术指标的理解1、频率准确度与频率稳定度2、长期稳定度与短期稳定度3、其他技术指标

一、概述

晶振是我们电路中必不可少的核心器件,是我们板卡的心脏,本文将晶振的主要技术指标整理如下,便于后续选型参考,以加深对晶振频率稳定度的理解,理解有误之处还请大家留言拍砖o(∩_∩)o。

二、晶振的定义及分类

晶体振荡器是指从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片,石英晶体谐振器,简称为石英晶体或晶体、晶振;而在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器,其产品一般用金属外壳封装,也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的,如下图 在这里插入图片描述 晶振按照是否有电源供电而分为无源晶振和有源晶振,有源晶振有分为如下几类:

1、普通封装晶体振荡器(SPXO)

它无温度补偿功能,也无电压控制功能,其频率特性完全取决于晶体以及外部振荡电路。标准频率为1~100MHz,频率精度最高可达±10ppm。由于SPXO不包含任何频率补偿功能,因此是晶振中精度最差的一个种类,价格低廉,通常作为微处理器的时钟器件。在PCB布局时,SPXO器件应远离发热源。

2、压控式晶体振荡器(VCXO)

VCXO是通过外部施加控制电压时振荡频率可调的晶体振荡器。它的特点:输出频率可以通过输入电压控制,一般控制范围为±50~±200ppm。工作原理:通过改变外加调整电压的大小,能改变容性负载CL的值,从而实现频率的调整。由于VCXO的具有振荡频率可调整的特点,所以用频率温度稳定度来定义环境温度变化对频偏的影响。由于VCXO不具备温度补偿功能,因此在PCB布局时,VCXO器件应远离发热源。VCXO除了电源电源外,还需要控制电压,以调整输出频率,当控制电压调整为中央电压时,VCXO输出标称的基准频率。VCXO常用在锁相环电路中。

3、温度补偿晶体振荡器(TCXO)

TCXO是利用附件的温度补偿电路以减少环境温度对振荡频率的影响,其特点是频率精度远远高于SPXO和VCXO。工作原理:利用热敏电阻的温度敏感性,当温度变化时,热敏电阻的阻值和容性负载同时发生变化,而容性负载的变化会改变振荡频率,从而实现对振荡频率的修正。

4、恒温晶体振荡器(OCXO)

将晶体和振荡电路置于恒温箱中,以消除环境温度变化对频率的影响。频率精度为10-10~10-8量级。频率稳定度在四种类型振荡器中最高。

不同的特性决定了四种类型晶振的应用场合:如果需要设备即开即用,需选用SPXO、VCXO和TCXO。OCXO晶振需要一定的稳定时间。如果要求时钟信号较高的稳定度,推荐使用TCXO和OCXO。

三、晶振的主要技术指标的理解 1、频率准确度与频率稳定度

晶振的频率准确度,可以理解为晶振的实际工作频率(当然可能是一个绝对值,原因见下面分析)与标称值之间的偏差。 晶振的频率稳定度,是在晶振实际工作频率为中心(或在某一条件下的值)上下波动的范围,例如由于温度变化、电源电压波动、负载变化等因素引起的频率偏差,是一个相对值。 有些说法中将晶振的频率准确度与稳定度混为一谈,或者很少提及频率准确度,需要充分理解这两个概念。 频率准确度和频率稳定度的单位为ppm,即百万分之一,例如对于50M,1ppm的晶振,时钟偏差即为50×10(6)×1×10(-6)=50Hz。

2、长期稳定度与短期稳定度

长期稳定度是指在一段较长时间间隔后晶振频率的变化,即频率精度与时间之间的关系,一般以年为单位,即为晶振的老化度。 短期稳定度一般是在微妙、毫秒、秒级的时间范围内晶振频率的变化情况,晶振的短期稳定度才是我们更需要关注的,也称为晶振的瞬态频率变化。其中晶振的相位噪声和时间抖动是考察晶振短期稳定度的重要指标,将在后续文章中单独总结。

3、其他技术指标

关于晶振还有工作电平、工作电压、启动时间等不少技术指标,这些技术指标相对好理解,本文不再赘述,大家可以参考下面一个TXCO的技术参数。 在这里插入图片描述



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