标签: 晶振抖动

随着电子设备不断向小型化发展，晶振也朝着小型化低功耗的趋势发展。今天凯擎小妹聊一下小型化对晶振的起振时间、相位噪声和抖动的具体影响。 1. 起振时间 起振时间是晶振开始工作并达到稳定振荡状态所需的时间，主要由晶体的谐振电阻和负性阻抗决定。 晶体的 谐振电阻 越小，起振越快。高品质的石英材料和精密切割技术可以减少晶体内部缺陷，提高品质因数Q值，从而减少起振时间。 负性阻抗 的大小由振荡IC和负载电容CL决定。在设计中合理选择负载电容和优化振荡IC，有助于在小型化条件下实现快速起振 2. 相位噪声 相位噪声是振荡信号频域内的不稳定，直接影响信号的纯净度和质量。 高Q值晶体 能够更好地滤除噪声信号，降低相位噪声。高Q值的小型化晶振可以实现低相位噪声的需求。 合理选择负载电容 并优化电路设计，平衡近端和远端相位噪声，是提高整体性能的关键。 驱动电路设计 可以减少电源噪声和电磁干扰对相位噪声的影响。采用低噪声放大器和稳压电源，可以进一步降低相位噪声。 3. 抖动 抖动是信号在时域内的不稳定，主要有电源质量和环境干扰引起的。 低噪声的电源 设计和滤波电路可以减少电源噪声对抖动的影响。稳定干净的电源是降低抖动的基础。 电磁干扰和射频干扰 是引起抖动的重要因素。小型化晶振需要在设计中考虑屏蔽和隔离技术，以减少外部干扰的影响。 如何选择合适的晶振 如果电子设备需要较大的负载和较强的驱动能力，尽量选择体积较大的晶体。在既要小体积又要驱动能力较强的情况下，可以选用驱动能力较高的振荡IC。同时，koan凯擎小妹建议您选择高品质因数的晶体，能够在低功耗条件下提供优异的相位噪声性能。

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。

晶振频率和脉冲 晶振频率是晶体振荡器每秒产生的振荡次数。晶振的主要作用是提供一个稳定的时钟信号，以确保电子设备的同步操作。脉冲是时钟信号的基本单位。一个脉冲通常包括一个上升沿和一个下降沿。 假设晶振频率为12 MHz: 12MHz = 12x10^6个脉冲/秒 抖动会导致时钟信号的边沿不稳定，从而影响脉冲的准确性。抖动分为确定性和随机性抖动。确定性抖动是可识别的干扰信号造成的。 时钟周期和脉冲 时钟周期是时钟信号完成一个完整周期所需的时间。时钟信号是一种持续的正弦波或方波，用于同步电路的操作。时钟周期的长度由晶振频率决定。 时钟周期T与晶振频率f关系为：T= 1/f 假设晶振频率为12MHz：一个时钟周期 = 1个脉冲 = 1/(12x10^6)=1/12微秒 机械周期和时钟周期 机械周期是机械系统中一个完整的运动循环所需的时间。单片机访问一次储存器ROM的时间为一个周期。假设晶振频率为12MHz，一个机械周期包括12个时钟周期。 时钟周期=1/12微秒 机械周期=1/12 * 12 = 1微秒

恒温晶振可以在恶劣环境下不受外界温度影响，广泛应用于精密仪器，遥控遥测通信，雷达，电子对抗，导航等。在稳定性和频率精度上，OCXO比时钟振荡器，压控晶振，和温补晶振更有优势。 高品质晶振有以下特点： 1. 高精度 ：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。晶振的频率误差是晶振重要参数之一。《高精度晶振的含义及应用》 2. 高稳定度 ：即使在不同温度、电压和负载条件下，高品质晶振的输出频率也能保持非常稳定，确保系统的稳定运行。 3. 高可靠性: 晶振的高可靠性是指其在长时间运行中能够保持稳定性能，不会因为环境变化或其他因素而出现故障或性能下降的特性。晶振的可靠性测试如下：冷热冲击试验、耐焊接热试验、跌落试验、振动试验、高低温储存试验、温度循环试验。 4. 工作温度范围宽： 晶振的工作范围分为以下几种。宽温晶振可以在极端温度下保持稳定的性能。 5. 低温度漂移 ：当石英晶体材料做成频率器件后会有温漂。温度漂移又称温度系数，以ppm/℃来表示。用来描述晶体频率精度随着温度的变化而变化的物理量，和频率温度曲线和石英晶片的切型(AT切,SC切,音叉)和切角有关。 温补晶振利用附件的温度补偿电路以减少环境温度对振荡频率的影响。 恒温晶振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。 6. 低相位噪声 ：相位噪声通常定义为一个振荡器在某一偏移频率fm处1Hz宽带内的单边信号功率和信号的总功率比值，单位是dBc/Hz.通常表示为dBc/Hz@fm。低噪声KOAN晶振在精密电子仪器，无线电定位，高速目标跟踪和宇航通信等领域十分重要。