标签: 频率稳定度

石英晶体利用压电效应在电路中用作时间或者频率基准源。其不仅为集成电路提供稳定的时钟信号，也为无线电发射器和接收器提供稳定的频率。今天凯擎小妹聊聊周期和频率的关系，以及频率稳定度。 01 频率和周期 周期(T)是每个波形的秒数或者是每次振动的秒数。频率(f)每秒发生的振荡周期数，Hz为单位测量，表示一秒中有多少个周期。 周期和频率成反比：f=1/T 时钟周期(振荡周期)为时钟频率的倒数：时钟周期=1/晶片频率。时钟信号频率越高，CPU的运行速度也就越快。 12MHz时钟周期: 1/12微秒； 24MHz时钟周期: 1/24微秒 单片机中的晶振提供时钟周期，以便执行代码。单片机访问一次储存器ROM的时间为一个机器周期：1个机器周期=12个时钟周期。 以12MHz为例： 时钟周期=1/12us; 机器的周期=12x(1/12)us=1us 02 频率稳定度 频率的变化量经常用ppm/ppb表示晶体频率会偏离标称频率多少。值越小精度越高。晶振的频率误差是晶振重要参数之一。 频率稳定度通常分为长期和短期两种，是用来衡量振荡频率保持不变的能力。以下几点会影响频率稳定度：老化，温度，电压变化，激励电平，负载电容…

频率稳定度(Frequency Stability)通常分为长期和短期两种，是用来衡量振荡频率保持不变的能力。在观察时间内，频率变化的最大值和标称频率的比值来表示，单位是ppm。 下面将介绍几点会影响频率稳定度的因素： 1. 老化aging 晶振的频率随着工作时间的变化而变化，物理现象被称为老化 aging 。 在生产过程中，根据不同产品属性，设置不同的温度和时间对晶片进行加速老化，使得晶片趋近于稳定精度，来提高产品的稳定性。 下图展示了 产品 总频率稳定度 随时间变化的 曲线图， 斜率表示产品 老化率 。 随着使用时间增加，老化率(ppm/day)逐渐变小，并趋于稳定值。 2. 温度 Temperature 不同晶体的切割方式有着不同的频率温度特性： 音叉Tuning Fork晶振的温度特性曲线是负二次方程曲线： AT切的切角为35°15' 是晶体谐振器里最常用的切型,频率和温度是三次函数关系； SC切切割角度是基于x,y,z基础坐标的双旋转,切角分别为21.93°和 34.11°。 3. 激励电平 Drive Level 如果激励电平偏小，谐振器的长期稳定性好。激励电平过高，晶片振动变强，振动导致温度升高，频率稳定度随之降低，严重时晶片会振裂. 4. 负载电容 Load Capacity 晶体谐振器必须与变化的负载匹配。如果晶体两端的等效电容和标称负载电容存在差异，晶体输出的频率将会和标称工作频率产生偏差。电路匹配电容CL1 CL2加上电路的杂散电容Cstray，越接近晶体的负载电容CL，晶体输出的频率则越精准。 5. 电压变化 Voltage Change 晶振需要配合使用稳压电源，电压变化会带动电阻变化。输出电压需要保持在电源的额定值。