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不同晶振的参数会对其性能和可靠性产生影响，其中“激励功率”是一个关键指标。石英晶振的激励等级通常根据晶振在各种工作状态下的能耗，或其电流等级来定义和表示。 I: 晶振工作时的电流。 RL: 电路中的总等效负载电阻。 激励功率的参考值 不同类型和封装的石英晶振对激励功率的要求都不一样，以下是几种常见晶振的激励功率推荐值及最大值： - 49U/49S/49M晶振：100µW (500µW max) - SMD MHz晶振：10µW（50µW max) - 32.768kHz晶振：0.1 µW (0.5µW max) 设计电路时，凯擎小妹建议您确保激励功率在推荐范围内，且不超过最大激励功率。具体参数需以晶振的规格书为准。以KOAN晶振KX49S为例： 另外，在小型化和低功耗的发展趋势下，激励功率，驱动电流，体积，功率相应减少，导致驱动能力变弱。 激励功率过高 1. 频率变化: 激励功率过高会导致振幅增大，从而引发幅频效应。这种效应会改变晶振的机械应力与弹性常数，从而导致振荡频率有明显变化，影响设备的正常工作。 2. 热应力增加: 过高的功率会在晶片两电极之间形成不均匀的温度场，导致热应力增大，进而影响频率稳定性，严重时可能导致晶片损坏。 3. 晶振老化: 长期在高激励功率下运行会加速晶振老化，缩短使用寿命，增加维修或更换的成本。 激励功率过低 1. DLD效应: 激励功率不足时，晶振的振荡能力下降，容易出现驱动功率相关性(DLD)效应。晶振的频率可能随着激励功率的波动而变化。 2. 晶振无法起振: 若激励功率过低，电路的振荡裕量不足，可能导致晶振无法启动振荡，使设备无法正常运行。 如何减少驱动功率 1. 增加阻尼电阻: 在电路中增加适当的阻尼电阻，可以减小反相放大器的输出幅度，从而降低驱动功率。但需确保振荡裕量大于晶振等效电阻的5倍，以保证振荡器稳定运行。 2. 减少外部负载电容: 减小外部负载电容可以增加振荡电路的阻抗，从而降低实际驱动功率。然而，需注意负载电容的调整可能影响振荡频率，必须确保频率仍在允许范围内。

RF工程师在设计电路时要做出一个重要的决定：选择正确类型的振荡器并确定最适合应用的信号输出。在本文中，KOAN凯擎小妹将介绍温补振荡器(TCXO)及其产生的削波正弦波(Clipped Sine)。 OCXO对比TCXO 恒温晶振OCXO将高精度的晶体和振荡电路放置于恒温槽中。恒温槽保护晶体不受到外部温度变化的影响，从而避免石英晶体频偏，达到稳定的频率输出。然而，高功耗是OCXO的主要缺点，不适合使用在含有电池的设备中。其次，恒温晶振需要较长的预热时间，随着运行状态的稳定，耗电量也会稳定。 温补晶振TCXO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。 相比较，TCXO只需要OCXO的1%的电流消耗，而且预热时间短。在很多应用中，TCXO是一种更经济的选择。 Sine对比Clipped Sine 所有的无源晶振都是正弦波Sine输出，也是晶振的默认输出波形。削峰正弦波Clipped Sine是通过限制信号的输出来防止到达最高点或最低点。在不衰弱相位噪声性能的条件下，创造出的方波输出。 削峰正弦波输出TCXO TCXO频率精度和温度特性远高于普通振荡器，低于恒温晶振。但不需预热且功耗低，从而在野外作业，移动设备，通讯导航设备中广泛应用。削峰正弦波输出的TCXO具有低功耗，更好的老化率和频率稳定性，以及相位噪声优于CMOS输出。 KOAN解决方案: KT__CS KOAN-TCXO系列有多款波形可供选择(CMOS, LVDS, Sine, Clipped Sine)。其中，削峰正弦波TCXO有贴片(1612~7050尺寸）和直插(DIP14)

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。