原创 石英晶振与MEMS晶振的对比

2020-3-15 12:46 4964 32 3 分类: 工业电子
电子设备和通信系统设备的振荡器选择是影响系统性能的主要因素。目前振荡器有两种:
  • 石英晶体振荡器是由石英晶体的基本结构构成,和一个简单的振荡器电路。
  • 全硅MEMS谐振器,锁向电路,温度补偿,以及制造校准;MEMS硅晶振作为振荡源,需要PLL电路去校准频率制造公差和温度系数。

MEMS振荡器更适合高振动环境,非关键定时应用以及信号噪声比不重要的应用。像高速通信,复杂调制方案,出色的信噪比之类的应用,KOAN晶体振荡器将优于MEMS振荡器。石英材质拥有低抖动,极高的Q值,以及出色的时间和温度稳定性。

下面我们将对比6个晶体振荡器和MEMS振荡器的6个参数。每个参数都是通信,工业,和消费领域的关键参数。


1. 温度稳定性

我们选取了同样频率的石英振荡器和MEMS振荡器从-40°C到+85°C,以一分钟增加2°C的速率进行对比频率温度稳定性的试验。

石英晶体振荡器的频率与温度遵循 AT 切晶体的连续立方曲线,从 -40 到 +85°C 达到 ±15ppm。MEMS振荡器的频率与温度特性似乎优于晶体振荡器。

然而, 随着温度的上升,MEMS振荡器的锁向电路以离散步骤调整频率,频率温度曲线图呈锯齿状曲线。

此现象表明当温度上升,MEMS振荡器切换到温度补偿,导致频率跳跃,不稳定。在温度补偿方面,石英晶体振荡器中TCXO使用了模拟温度补偿和简单的温度补偿电路来实现从-40到+85°C,温度偏差在±1ppm以内,并且频率不会跳跃。TCXO最低的温度偏差可达到0.1ppm。

结论: KOAN石英晶振温度稳定性优于MEMS晶振。


2. 相位噪声

我们选取了同样频率的石英振荡器和MEMS振荡器进行对比。结论: KOAN石英晶振相位噪声优于MEMS晶振

3. 起振时间

具有快速启动功能的振荡器具有更短的唤醒周期和更长的电池寿命。这对消费者和家庭自动化应用非常重要,因为系统会快速打开和关闭以节省电池电量。我们选取了同样频率的石英振荡器和MEMS振荡器进行起振时间的对比。比对结果如下。结论:KOAN石晶振起振时间优于MEMS晶振

4. 短期稳定性

我们选取了同样频率的石英振荡器和MEMS振荡器,在25°C条件下,每隔0.1秒测量一次调整偏差,总共八分钟。频率变化以一次读数引用的 ppm 显示。石英振荡器的变化量小于±0.02ppm (20ppb). 试验数据表明石英振荡器和MEMS振荡器的设计和特性不一样。MEMS器件中的低Q值会导致频率变化。MEMS振荡器的ppm的快速变化表明温度补偿电路在时刻根据谐振器温度变化而变化。PPL电路中的数字变化,用于校正频率。石英振荡器有更好的Q值,并且不需要数字校正信号,因此短期稳定更好。试验结果表明,石英振荡器的短时稳定性优于MEMS振荡器,并且石英振荡器的Q值高。结论:KOAN石英晶振短时稳定性优于MEMS晶振

5. 长期稳定性

长期稳定性可以用老化率表示。我们选取了同样频率的石英振荡器和MEMS振荡器在122天(2928小时)为周期测量老化率。MEMS振荡器显示大于1ppm的频率跳跃(短期稳定性),并未建立长期的趋势。石英振荡器的数据点最大变化为0.26ppm。

结论:KOAN石英晶振长期稳定性优于MEMS晶振


6. 抗震性

在冲击测试中,石英振荡器对冲击非常敏感,顺t态频率峰值超过10ppm,而MEMS振荡器的瞬态频率偏差则小于1ppm。

结论:MEMS晶振抗震性优于石英晶振

作者: koan-xtal, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-3907541.html

版权声明:本文为博主原创,未经本人允许,禁止转载!

PARTNER CONTENT

文章评论1条评论)

登录后参与讨论

用户3899172 2020-3-16 16:59

MEMS晶振抗震性优于石英晶振
相关推荐阅读
koan-xtal 2025-01-04 13:31
影响晶振短期稳定度的因素
晶振是电子设备中用于产生稳定时钟信号的关键元件,其短期稳定度直接影响设备的精度和可靠性。短期稳定度是指晶振在短时间内(通常为几秒到几分钟)频率波动的程度。环境因素温度变化:石英晶体的物理尺寸和振荡频率...
koan-xtal 2024-12-26 12:45
晶振替换指南 - 频率相同,尺寸不同
在频率相同的情况下,不同尺寸的晶振替换是可行的。凯擎小妹建议您全面考虑各项技术参数和应用要求,以确保替换后的系统可以稳定可靠的运行。 晶振利用石英晶体的压电效应来产生振荡信号。当施加电压时,石英晶体会...
koan-xtal 2024-12-26 12:41
无源晶振测试参数:DLDH, DLDHP, DLDF...
在谐振器(无源晶振)S&A250B测试软件中,DLD1到DLD7主要用于分析晶体在不同驱动功率下的阻抗变化。此外,还有其他DLD参数用于反映晶振的磁滞现象,以及其频率和功率特性。这些参数可以帮助工程师...
koan-xtal 2024-12-09 04:58
石英晶片与频率的关系
晶振是由压电晶体构成的。压电效应使晶体能够在一定频率下振荡,为电路提供稳定的频率信号。晶体的品质因数Q值越高,晶振的频率稳定性越好。晶体的振动频率和晶片的厚度,面积,切割方式有关。 厚度石英...
koan-xtal 2024-11-28 05:01
石英晶振的激励功率等级
不同晶振的参数会对其性能和可靠性产生影响,其中“激励功率”是一个关键指标。石英晶振的激励等级通常根据晶振在各种工作状态下的能耗,或其电流等级来定义和表示。I: 晶振工作时的电流。RL: 电路中的总等效...
koan-xtal 2024-11-22 04:03
音叉晶振:概述、使用注意事项
音叉晶振具有体积小,功耗低的特点。最常见的频率是32.768kHz。广泛应用于钟表,手机,电脑,工业自动化设备等内部计时器。KOAN音叉直插晶体可选择3x8、2x6、1x4的尺寸。贴片晶体可选择2.0...
EE直播间
更多
我要评论
1
32
关闭 站长推荐上一条 /3 下一条