标签: 低抖动晶振

飞秒晶振是相位抖动小于1ps(1000fs的晶振)。时钟振荡器的相位抖动值降低到fs级就叫作飞秒晶振或fs晶振，即低抖动低相噪的高品质晶振。有关秒的单位换算如下： 相位噪声是在指定频率偏移fm处1Hz宽带内的单边信号功率和信号总功率的比值，单位是dBc/Hz(分贝与1Hz带宽载波功率的比值)。相位噪声的表示为dBc/Hz@fm。x轴表示相对于标称信号或“载波”频率的频率偏移。 相位抖动是在特定频率范围内对相位噪声图的弧面面积进行积分计算。图2的曲线分为A1、A2、A3、A4区，如图3。根据图3的公式计算出RMS Jitter，值与振荡输出频率成反比。

低噪声晶振主要减少振荡器内部噪声对输出信号的影响，以获得短期频率稳定性的晶体振荡器。噪声会引起输出信号频率的随机起伏：起伏小，稳定度越高。 晶振噪声的由来 晶振的短期频率稳定度由噪声引起导致的频率不稳定。其中，电噪声是根本原因，包括热噪声，散弹噪声，以及闪变噪声。导体的无规律热运动带来热噪声。改善毫秒级稳定度可以降低闪相噪声，白相噪声。 改善噪声的方法 1. 晶振IC 晶振内部IC包含晶体管，二极管，电阻，电感，电容。这些元件都存在噪声。 电容和电感：有功电阻小，可视为无噪声元件。 晶体管：作为一种可变电流开关，能够基于输入电压控制输出电流。振荡器的噪声主要来自晶体管的内部。应减少晶体管的数量或者采用噪声低的晶体管。 2. 晶片Q值 除IC以外，石英晶体需要有尽量高的在线Q值，这是保证高频率稳定性，低噪声，低老化的重要条件。 3. 激励电平 振荡输出信号中的噪声和晶体的激励电平有关。激励电平是晶体在工作时消耗的电量，通常以毫瓦和微瓦来表示。提高激励电平可以改善振荡器的短期频率稳定性。 Drive Level = (Irms2x R) Irms =测得的流经石英晶体的均方根电流； R = 石英晶体的最大电阻 频域和时域的关系 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。 1. 抖动: 总抖动=随机抖动+确定性抖动： 随机抖动是无界的，不可预测，通常由热噪声引起。如果幅度足够大，会导致随机时序误差或者抖动。 确定性抖动在幅度上是有界的，可预测，信号上升和下降时会导致数据幅度不规则，逻辑电平可能会不规则。 2. 相位噪声的形成因素主要三方面： A区主要是晶体Q值来决定。高频晶体有很高的近载波相位噪声, 因为他们有低的Q值和更宽的边带。 B区主要是晶体外围电路(包括IC)来决定。 C区主要是信号输出(白噪声)来决定。

在所有通信领域中都存在抖动现象，也是最不受大家欢迎的。抖动是从理想和真实的周期性信号推断而来的，可以用频谱密度来表示。抖动可能由热噪声，负载状态，电源波动，相邻电路干扰而产生。抖动可能导致显示器闪烁，影响处理器的性能，传输数据的丢失等情况。根据不同的应用，选择可接受的抖动值。 1. 晶振有两种主要类型的抖动: 总抖动=随机抖动+确定性抖动 确定性抖动在幅度上是有界的，可预测，信号上升和下降时会导致数据幅度不规则，逻辑电平可能会不规则。 随机抖动是无界的，不可预测，通常由热噪声引起。如果幅度足够大，会导致随机时序误差或者抖动。 2. 根据计算方式不同，将分为以下三种抖动 （图片来源于网络） 周期性抖动Period jitter：指的是任何一个时钟周期和理想周期的差异。周期抖动在同步电路中很重要。 周期间抖动Cycle to cycle jitter：任意两个相邻的时钟周期的持续时间差异。在微处理器或者RAM接口的应用中可能很重要。 时间间隔误差Time interval error: 上升沿和理想值的时间差。 3. 抖动计算公式 KOAN晶振通常使用信号分析仪（SSA）测量抖动或相位噪声。如果没有分析仪，也可以通过公式进行计算：