标签: 晶振噪声

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。

晶体振荡器的测试设备S&A280B主要用于测量晶振的频率、等效电阻和谐振频率等关键参数评估晶振的性能和可靠性。在S&A280B中的测试参数设置中，有12个与信号抖动相关的参数，用于评估不同条件下的信号抖动特性。KOAN晶振凯擎小妹详细介绍一下这12个参数： 英文全称 参数 参数@电压 Jitter Cycle-to-CyclePeak-to-Peak JCCPP JCCPP@V Jitter Cycle-to-CycleRMS JCCRMS JCCRMS@V Jitter PeriodPeak-to-Peak JPPP JPPP@V Jitter Period RMS JPRMS JPRMS@V Jitter Total Peak-to-Peak JTRPP JTRPP@V Jitter Total RMS JTRRMS JTRRMS@V 1. JCCPP(@V): JCCPP指周期抖动的峰峰值，即两个连续周期之间的最大抖动范围，测量方式为计算最大与最小抖动值之差。 JCCPP@V表示在指定电压(如Vcc/Vco/启动电压)下测得的该值。 2. JCCRMS(@V): JCCRMS是周期抖动的均方根值，即周期抖动的标准偏差，通过计算连续周期之间的抖动均方根值得出。 JCCRMS@V代表在指定电压下的该均方根值。 3. JPPP(@V): JPPP表示整体抖动的峰峰值，通过测量整个信号的最大和最小抖动值之差来确定。 JPPP@V 则是在指定电压下的整体抖动峰峰值。 4. JPRMS(@V): JPRMS是整体抖动的均方根值，通过计算整个信号的抖动均方根值得出。 JPRMS@V 代表在指定电压下的整体抖动均方根值。 5. JTRPP(@V): JTRPP为总抖动的峰峰值，包括周期性和随机抖动，测量方法同样为计算信号中最大和最小抖动值之差。 JTRPP@V 表示在特定电压下的总抖动峰峰值。 6. JTRRMS(@V): JTRRMS是总抖动的均方根值，包含所有类型抖动，通过计算信号中的均方根抖动值得出。 JTRRMS@V 表示在指定电压下的总抖动均方根值。

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。