原创 选择合适的晶振--类型,频率误差及稳定性

2022-9-18 12:03 250 1 1 分类: 通信 文集: 晶振

晶振分为无源和有源,而有源晶振又分为普通时钟振荡器,压控晶振,温补晶振,恒温晶振。在选择合适的型号前,需要了解一下不同类型的晶振有什么特点。

类型

>>>>无源晶振

无源晶振(KX系列)内部没有独立起振电路,需要外部电路配合,并且精准匹配外部电容才可以输出信号;谐振器不需要直接连接供电电源,可以适应多种电压,所以一般只有输入端,输出端。

>>>>时钟振荡器

有源晶振比无源晶振输出信号质量好,稳定度高,不受外部电路影响,内部有独立的起振芯片。普通时钟晶振没有温度补偿功能,也没有电压控制功能。有多种波形可供选择:正弦波,方波。

>>>>压控振荡器

压控振荡器(VCXO; KV系列)指的是输出频率和输入控制电压有关系的振荡电路。压控范围通过调节控制电压改变输出频率,一般为±50~200ppm。压控晶振常常被用作调频器,可以产生调频信号,广泛应用在自动频率控制环路和锁相环环路中。

>>>>温补晶振

温补晶振 (TCXO; KT系列)利用压电晶体的物理特性,通过温度补偿电路减少环境温度对振荡频率的影响,从而提高频率稳定性。

>>>>恒温晶振

恒温晶振(OCXO; KO系列) 对温度稳定性的解决方案采用了恒温槽技术,将晶体置于恒温槽内,通过设置恒温工作点,使槽体保持恒温状态,在一定范围内不受外界温度影响,达到稳定输出频率的效果。OCXO的石英晶片主要采用SC切割(也叫应力补偿切割)。

频率误差和稳定性

>>>>调整频差

25℃基准温度下,工作频率相对于标称频率所允许的偏差。常见的值为0.5ppm, 1ppm, 5ppm, 10ppm, 20ppm, 30ppm等等。其中OCXO精度最高,最少可达到3ppb = 0.003ppm。石英晶体谐振器的规格书中,我们常看到调整频差用±30ppm max来表示。而实际的产品误差值会更小。KOAN实际测试数据显示,行业标准为±30ppm,KOAN的谐振器可以实现±5ppm。

>>>>温度频差

在不同的温度范围,工作频率相对于基准温度时工作频率的允许偏离,单位也是ppm。选择合适的温度范围和温度频差可以保证晶体的输出频率以及各种性能都符合指标的工作温度范围。

>>>>长期频率稳定

频率随着时间的定向漂移,也称为老化aging。老化在学术界被认为是‘质量迁移’和‘应力驰豫’这两个原因产生的。晶振厂家根据不同产品属性来设置不同的老化温度和时间。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。

>>>>短期频率温度

晶振的短期频率稳定度由噪声Noise引起导致的频率不稳定。从频域来看,对应的参数是相位噪声Phase Noise;从时域来看,对应的参数是抖动Jitter。时间和频域之间的关系互为倒数Time=1/Frequency。

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