标签: 晶振稳定

在实际应用中，晶振会受到电磁干扰、射频干扰以及电源噪声等外部因素的影响。为了确保其频率的稳定性，晶振必须具备良好的抗干扰能力。晶振抗干扰的措施包括使用低抖动晶振、扩频晶振、滤波器等。 晶振受到的干扰 1. 电磁干扰： 电路对外部电磁场或者其它设备产生的辐射或者噪声比较敏感。晶振在运行中会受到电磁干扰，导致晶振工作异常或信号失真。防止电磁干扰的方法包括金属屏蔽、滤波电路、合理的PCB布局、增加去偶电容等。 2. 射频干扰：射频干扰主要由无线通信设备、雷达、Wi-Fi路由器、手机等产生的射频信号造成。通过辐射或耦合进入晶振电路，影响其正常的振荡和频率输出。防止射频干扰的方法包括使用滤波器、屏蔽电缆、金属屏蔽等。 3. 电源噪声：电源噪声是由电源的不稳定性或其他设备的干扰产生的。通过电源线路传导到晶振电路中，影响晶振稳定的频率输出。防止电源噪声的方法包括使用去耦电容、稳压电源、磁珠滤波等。 晶振抗干扰的措施 1.选择合适的晶振型号：低相位噪声、低电磁干扰（EMI）和低射频干扰（RFI）晶振是提升抗干扰能力的关键。 - 低抖动晶振(KJ系列)能够减少频率抖动，提高信号质量。 - 抗电磁干扰晶振(KM系列)适用于高EMI环境。 - 晶体滤波器(M.C.F.)能有效抑制高频噪声。 2. 金属屏蔽外壳：防止电磁辐射进入晶振电路，提高抗干扰性能。 3. 优化电路设计：合理的PCB布局能够有效降低干扰耦合，减少外部信号对晶振的影响。尽量减少长引线和高频噪声路径，避免信号反射和干扰。 4.去耦与稳压：在电源输入端加入去耦电容，以减少电源波动和噪声干扰。同时使用稳压电路，确保晶振获得稳定的电源供给，避免电压波动影响其频率稳定性。 5.应用软件抗干扰技术：通过数字滤波算法进一步降低噪声干扰的影响。对采集到的信号进行数字处理，软件滤波器可以消除外部干扰，提高信号的纯净度和稳定性。

在谐振器S&A250B测试软件中，DLD参数不仅限于DLD2，还包括DLD1至DLD7。这类测试参数都用于分析晶体在不同激励功率下的阻抗变化。今天KOAN凯擎小妹将详细介绍DLD1至DLD7的定义、特点及其应用： DLD1: MaxR/RR DLD1是最大阻抗与谐振阻抗的比值。主要用于评估晶体在不同功率条件下的稳定性，特别适合高功率应用场景，如射频电路。它有助于判断晶体在功率波动情况下的表现。 DLD2: MaxR - MinR DLD2是最大谐振电阻和最小谐振电阻之间的差值。DLD2是KOAN晶振测试中参数之一，反映不同驱动功率或电流下晶振电阻的变化程度。DLD2值越小，晶体的稳定性和可靠性越好。 DLD3: FirstR - LastR DLD3是第一个设定功率和最后一个设定功率下的阻抗差值，用于分析晶体在整个功率扫描过程中的变化情况。它适用于功率逐级调节或扫描的应用场景。 DLD4: MaxR/RR DLD4与DLD1类似，但其谐振阻抗是在正常工作功率下测得的，用于评估晶体在高功率条件下的稳定性，常用于晶体的可靠性测试。 DLD5: FirstR/LastR DLD5是起始阻抗与最终阻抗的比值，反映晶体在功率变化过程中的稳定性，适用于长时间运行或频繁功率变化的应用场景。 DLD6: MaxR/MinR DLD6是最大阻抗与最小阻抗的比值，用于评估晶体在不同激励功率条件下的极端变化情况，特别适合在苛刻条件下测试晶体的稳定性。 DLD7: ((MaxR - MinR) / MaxR) * 100 DLD7是阻抗差值 (即DLD2) 相对于最大阻抗的百分比。用于比较不同晶体或测试条件下的阻抗变化幅度，常用于高精度定时器和频率控制设备。

为了确保输出信号的纯净度和稳定性，滤波器在晶振电路中发挥着至关重要的作用。有源滤波器适用于复杂的低频信号处理。无源滤波器在高频和大功率应用中表现出色，其中石英晶体滤波器具有高频率选择性和稳定性，在高精度应用中不可或缺。 有源滤波器 通过结合有源元件(如运算放大器、晶体管)和无源元件(电阻、电容、电感)来实现滤波功能。由于有源元件能够提供增益并引入反馈，有源滤波器在处理小信号和实现复杂滤波功能时非常有效。广泛应用于音频信号处理、信号调理和通信设备中，特别适合需要增益的场合，如音频放大器和接收器电路。 优点 - 放大信号: 有源滤波器能够放大信号，这在处理微弱信号时尤其重要。 - 设计灵活:通过调节有源元件的参数，可以轻松调整滤波器的特性，适用于多种复杂滤波需求。 - 适用于低频应用:在低频范围内，有源滤波器可以利用反馈网络代替大电容或电感，实现有效的滤波。 - 多级级联:有源滤波器可以轻松实现多级滤波器的级联，且各级之间的互相影响较小，适合复杂的滤波需求。 无源滤波器 仅由无源元件(电阻、电容、电感)组成，结构简单且稳定。由于没有有源元件，无源滤波器不提供增益，通常用于相对简单的滤波场合。广泛用于电源滤波、高频通信、射频信号处理等场合，通常用于滤除电路中的高频噪声或不需要的频率成分。 优点 - 结构简单:无源滤波器不依赖电源，故在大电压、大电流环境下表现稳定，适用于高频和高功率应用。 - 高频性能好:无源元件在高频范围内表现出色，尤其适合高频信号的滤波。 - 成本较低:一般来说，无源滤波器比有源滤波器便宜，特别是在不需要大尺寸电感和电容的情况下。 - 耐高压、大电流:在大电压、大电流条件下，很多有源器件会失效，而无源器件通常不受限制。 石英晶体滤波器 属于无源滤波器的一种。石英晶体滤波器是由石英晶体的机械谐振特性实现的滤波功能，不需要外部电源。由于石英晶体的高品质因数，这种滤波器具有极高的频率选择性和稳定性。晶体滤波器的主要参数为中心频率，通带宽度，插入损耗，带内波动，阻带宽度，阻带损耗，纹波，截止频率，带内驻波比，阻带抑制度，延迟，带内相位线性度。

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。无源晶体需要精确 匹配外围电路 才可以输出信号。如果晶振与电路板之间发生短路，将会导致不起振的现象，使整个电路无法正常工作。 无源晶振KX49S和KX49M的绝缘垫片能够将晶体谐振器的导电表面与电路板或其他导电部件隔离开来，从而防止短路。这不仅保护了无源晶振本身，还保障了电路的整体稳定性。 使用垫片有以下几点好处： 防止短路 ：在直插谐振器中，导电表面可能会直接接触到电路板的接地通孔焊盘，导致短路。 提高机械稳定性 ：在震动较大或机械应力较高的环境中，垫片有助于稳定晶振的机械结构。 绝缘保护 ：当晶体谐振器与其他导电部件或电路板之间存在潜在的短路风险时，垫片可以提供额外的电气绝缘保护。 电路设计要求 ：垫片可以帮助调整无源晶振的安装高度或保持适当的电气间隙。 如果电路板布局合理、机械应力分布均匀可以不使用垫片。

晶体振荡器利用石英晶体的压电效应来产生非常稳定且精确的振荡频率。为什么晶振在受热后，会出现频率不稳定，甚至有时会起振或停振的现象呢？ 起振: 在温度升高的情况下，有些晶振会开始振荡。有以下几点原因： 频率温度特性：晶振的频率会随着频率温度曲线变化。 电路温度系数：电路中的电容或者电感值会随着温度变化而变化，从而影响振荡条件。 热膨胀效应：晶振的封装和材料在受热时会膨胀或者收缩，导致晶体的物理尺寸变化，从而影响晶体的谐振频率和振荡条件。 停振: 晶振在温度升高后停止振荡的现象被称为停振，可能由以下几个原因引起： 振荡条件的变化：振荡电路必须满足特定的相位和增益条件才能维持振荡。温度变化可能改变电路参数，使振荡条件不再满足，进而停止振荡。 温度过高引起的损伤:过热会损坏晶振或其周围的电路元件，可能永久改变晶体的电学特性，导致振荡停止。 电路中的热漂移:温度变化会引起电路元件性能漂移，使电路不能再维持振荡所需的条件。 封装应力变化:温度变化会导致晶振封装材料的应力变化，影响晶体的机械共振特性和振荡能力。 预防和解决措施: 要避免或减轻晶振在温度变化下的起振或停振问题，可以采取以下措施： 1.选择合适的晶振：根据应用环境选择具有适当温度稳定性的晶振，或者使用TCXO或OCXO来提供更高的温度稳定性。 温补晶振TCXO使用一个内部温度传感器和补偿电路来检测环境温度，并调整晶体的振荡频率，以抵消温度变化的影响。这种补偿是动态的，随着温度的变化实时调整。 恒温晶振OCXO是用电路控制温度。内部恒温箱可以把稳定度控制的非常严格。OCXO在启动时需要进行一个热启动过程达到振荡起振所需的起振条件。恒温晶振的产品规格书上会注明”预热时间“。 2.优化电路: 确保振荡电路在宽温度范围内能够稳定工作，选择低温漂的元件，适当调整电路参数以适应温度变化。 3.散热: 通过适当的散热措施控制电路温度，避免晶振和其他元件过热。