标签: 晶振稳定性

占空比Duty Cycle是一个周期性信号中高电平持续时间与整个周期时间的比例，通常以百分比表示。理想情况下，50%的占空比意味着高电平和低电平的时间相等。 方波信号占空比公式 晶振的占空比 无源晶振产生正弦波或近似正弦波的输出。没有明确的高电平和低电平。有源晶振内部有独立的起振芯片，能够直接输出方波信号。其占空比通常设计为接近50%，但在实际应用中可能偏离，范围通常为45%到55%。 占空比的重要性 1. 信号对称: 50%占空比意味着信号高低电平时间相等，这种对称性有助于简化计时和同步，尤其是在高频数字电路中。 2. 电平稳定性: 如果占空比过大，信号的高电平时间过长，可能导致电平不稳定和误判；过小，则信号的高电平时间不足，可能导致信号丢失，影响系统正常工作。 3. 谐波分量: 非对称的占空比会增加信号的谐波分量，这可能引起更高的电磁干扰，影响系统的电磁兼容性EMC。 4. 测量占空比:示波器观察输出信号波形，测量高电平和低电平的时间，然后计算占空比；频谱分析仪用来分析信号的频谱，间接推测出占空比，尤其是对于高频信号。

驱动功率和负性阻抗是石英晶体谐振器设计中的关键参数，直接影响振荡线路的性能和稳定性。 驱动功率DL 驱动功率指的是石英晶体谐振器在振荡过程中所消耗的功率，通常以微瓦为单位表示。 将一根引线焊接到晶体上来测量电流值 在振荡线路的设计中，必须提供适当的功率使石英晶体谐振器开始振荡并维持振荡。为了保证石英晶体谐振器的稳定性和长期可靠性，在振荡线路设计中应该避免提供过高的驱动功率。 不同封装及频率的激励等级参考值： 直插KX49U,贴片KX49M 100uW(500Max) KOAN贴片晶体MHz (1612~7050) 10uW(50Max) 32.768Khz无源晶振 0.1uW(0.5Max) 如何减少驱动功率 - 增加阻尼电阻，反相放大器的输出幅度将会减小，实际驱动功率也将减小。振荡幅度也随之减小。但应保证振荡裕量超过RR的5倍。 - 减小外部负载电容，振荡电路阻抗将会增加，实际驱动功率将会减小。 小型化低功耗晶振 随着晶振小型化低功耗发展趋势，激励功率，电流，体积，功耗相应减小，驱动能力变弱；如果电子设备需要负载比较大，驱动能力比较强的驱动电路，尽量选择体积大的晶体。如果既要体积小又要驱动能力相对较强，可选用驱动能力比较高的振荡IC，同时选择高Q值晶体。 KOAN晶振1.6x.1.2贴片封装的选择: 无源晶振-KX16 温补晶振-KT16CS 负性阻抗 振荡器需要产生稳定的振荡信号，而负性阻抗可以帮助维持振荡器的稳定性。石英晶体振荡器的振幅条件是振荡起动及能正常持续振荡的条件，回路上的负性电阻绝对值│-R│。 建议振荡宽限为晶振等效串联电阻RR的5倍之上：│-R│≥ 5RR；电路进入正常振荡状态时│-R│变小：达到RR=│-R│。 负电阻测量 负电阻测量的方法是添加一个电阻Rtest（最好是低感应电阻）与晶体串联。逐步用更高阻值的电阻替换Rtest，直到振荡停止。Rtest和晶体RL的总电阻等于振荡器的负电阻。

晶振的频率误差是晶振重要参数之一。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。在选择替换晶振时，除了频差，我们还需要考虑哪些因素呢？ 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(-20~70℃普通级/民用级晶振；-40~85℃工业级晶振；-55~125℃属于宽温产品)，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。 凯擎小妹建议 高精度的晶振替换低精度的晶振是没有问题的，例如20ppm替换30ppm，10ppm替换20/30ppm。小妹不建议用低精度的晶振替换高精度的晶振。32.768KHz晶振为例，精度越低，时间越不准。也有系统工作不稳定或者不工作的潜在问题。 晶振的替换，还需要注意什么? 温度工作范围 如果晶振的工作温度范围是-20℃~70℃，在-40℃~85℃也可能会正常运行。但是，它在最低和最高温度下工作的稳定性会变差。所以答案是：可以，但是不建议。 负载电容 假如KX50-32.000-F-10和KX50-32.000-F-16这两个晶振的参数都可以满足要求，我们需要权衡能量损耗和频率的稳定性。