标签: 石英晶体振荡器

选购石英晶体振荡器（XO）时，有些规格书（datasheet）标有三态（tri-state）控制功能，有些则没有该功能。那么，三态控制究竟是什么神秘武器？ 图1. 具有三态功能的石英晶体振荡器 什么是三态？ 我们知道，大多数数字系统使用“0”、“1”表示两个级别的状态，但是一些特殊应用还需要第三状态——高阻抗“Hi-Z”。这里，前两态与一般逻辑电路相似，“第三态”表示系统处于高阻抗状态，这时的输入、输出相互隔断，输出端处于悬空（相当于开路），没有任何逻辑控制功能，输出端电位取决于所连接的外部电路。 三态电路都有一个使能端“EN控制”，用来控制三态门的通断，可以很方便地将输出端连接到总线。如果多个设备端口要挂在一个总线上，必须通过三态缓冲器。因为一个总线上同时只能有一个端口作为输出，这时其他端口必须处于“高阻态”，同时还可以输入这个输出端口的数据。通过总线控制管理，系统访问到哪个端口，那个端口的三态缓冲器才可以转入输出状态。 “高阻态”的意义在于电路虽然并没有断开，实际上却起到了断开的效果。这在自动测试、总线数据传输等应用中较为常见。 三态控制 在具有三态功能的振荡器中，石英振荡器（XO）的输出可由三态控制引脚（tri-state pin）控制。控制逻辑如下： - 逻辑高：输出支持 - 逻辑低：输出禁用 图2. 三态模式下关闭振荡器电路 也就是说，当三态脚是低电平时，输出将呈现高阻态，信号输出被禁止；当三态脚是高电平时，才会有频率信号和波形输出。大多数TTL、HCMOS或HCMOS石英晶体振荡器都提供有三态输出，或三态启用/禁用功能。 三态功能允许输出引脚呈现高阻态，这相当于把振荡器的输出从电路中去掉了。当三态禁用输出时，尽管OSC振荡器可以保持打开或关闭，输出信号都在三态端口被禁用。 2ms) 。 图3. 三态模式下振荡器电路依然开启 另一种情况是，输出被禁用时振荡电路依然开启，此时三态功能的优势在于启动时间较短( <0.1ms)，缺点是待机电流较大。 图4. 不同振荡器工作模式的待机电流比较 应用中，如果我们不需要三态功能，可将三态引脚连接到Vcc引脚，或让其保持悬空状态。如果三态引脚悬空，还可以通过内部的一个上拉电阻来启用输出功能。 图5. 三态功能的禁用 在BOM配单时，建议优先考虑具有“三态（tri-state）”功能的晶振，因为有些晶振提供了振荡电路“开/关”选项，有的还在三态模式下关闭了内部振荡电路，这就需要进一步查阅规格书（datasheet）。

文章源于:http://www.zhaoxiandz.com  作者:zhaoxiandz        由于 石英晶体振荡器 具有良好的稳定性,在通信、测量、时钟、控制等领域得到了广泛的应用,对高精度的频率输出.随着频率稳定性的要求越来越严格,在许多场合中,选择购买振荡器的频率比晶体单元要好,可以很容易地获得具有高稳定性的频率输出,而只提供给振荡器.这里我们要提到的是,石英晶体振荡器是指晶体单元的联合单位和反馈电路的放大器.       石英晶体振荡器的主要类型: 1.一般的石英晶体振荡器: 基本上这种振荡器是由晶体单元和反馈放大器组成的晶体单元.有不同的输出波对应于不同的应用.   2.电压控制振荡器:    压控石英晶体振荡器是利用外部控制电压,一般的石英晶体振荡器的输出频率可调的附加控制功能的振荡器.         3.电压控制 TCXO 晶振 :                 影响频率稳定性的最大因素是温度特性.在温度补偿电路的帮助下,该振荡器实现了温度特性的高稳定化.由于采用了指定的温度补偿电压,振荡器可以输出更稳定的频率与环境温度.主要用于移动通信设备频率合成器的标准振荡器.PDC（个人数字蜂窝）、GSM（全球移动通信系统）、GPS（全球定位系统）等要求的+ / -2.5ppm最大温度稳定性高频率.这样的要求不能满足于切割晶体单元.此外,不同晶体单元在温度特性上存在着细微的差别.因此,需要对温度补偿电路进行补偿以获得较高的温度稳定性.

        器件选型时一般都要留出一些余量，以保证产品的可靠性。选用较高档的器件可以进一步降低失效概率，带来潜在的效益，这一点在比较产品价格的时候也要考虑到。要使振荡器的“整体性能”趋于平衡、合理，这就需要权衡诸如稳定度、工作温度范围、晶体老化效应、相位噪声、成本等多方面因素，这里的成本不仅仅包含器件的价格，而且包含产品全寿命的使用成本。        晶体振荡器被广泛应用到军、民用通信电台，微波通信设备，程控电话交换机，无线电综合测试仪，BP机、移动电话发射台，高档频率计数器、GPS、卫星通信、遥控移动设备等。它有多种封装，特点是电气性能规范多种多样。它有好几种不同的类型：电压控制晶体振荡器（VCXO）、温度补偿晶体振荡器（TCXO）、恒温晶体振荡器（OCXO），以及数字补偿晶体振荡器（MCXO或DTCXO）,每种类型都有自己的独特性能。如果您需要使您的设备即开即用，您就必须选用VCXO或温补晶振，如果要求稳定度在0.5ppm以上，则需选择数字温补晶振（MCXO）。模拟温补晶振适用于稳定度要求在5ppm～0.5ppm之间的需求。VCXO只适合于稳定度要求在5ppm以下的产品。在不需要即开即用的环境下，如果需要信号稳定度超过0.1ppm的，可选用OCXO。        频率稳定性的考虑:晶体振荡器的主要特性之一是工作温度内的稳定性，它是决定振荡器价格的重要因素。稳定性愈高或温度范围愈宽，器件的价格亦愈高。工业级标准规定的-40～+75℃这个范围往往只是出于设计者们的习惯，倘若-30～+70℃已经够用，那么就不必去追求更宽的温度范围。 设计工程师要慎密决定特定应用的实际需要，然后规定振荡器的稳定度。指标过高意味着花钱愈多。         与稳定度有关的其他因素还包括电源电压、负载变化、相位噪声和抖动，这些指标应该规定出来。对于工业产品，有时还需要提出振动、冲击方面的指标，军用品和宇航设备的要求往往更多，比如压力变化时的容差、受辐射时的容差，等等。         晶体老化是造成频率变化的又一重要因素。根据目标产品的预期寿命不同，有多种方法可以减弱这种影响。晶体老化会使输出频率按照对数曲线发生变化，也就是说在产品使用的第一年，这种现象才最为显著。例如，使用10年以上的晶体，其老化速度大约是第一年的3倍。采用特殊的晶体加工工艺可以改善这种情况，也可以采用调节的办法解决，比如，可以在控制引脚上施加电压（即增加电压控制功能）等。          封装:与其它电子元件相似，时钟振荡器亦采用愈来愈小型的封装。亿金电子有限公司能够根据客户的需要制作各种类型、不同尺寸的晶体振荡器（具体资料请参看产品手册）。 通常，较小型的器件比较大型的表面贴装或穿孔封装器件更昂贵。所以，小型封装往往要在性能、输出选择和频率选择之间作出折衷。           检测:对于 石英晶振 的检测, 通常仅能用示波器(需要通过电路板给予加电)或频率计实现。万用表或其它测试仪等是无法测量的。如果没有条件或没有办法判断其好坏时, 那只能采用代换法了,这也是行之有效的。          工作环境:晶体振荡器实际应用的环境需要慎重考虑。例如，高强度的振动或冲击会给振荡器带来问题。除了可能产生物理损坏，振动或冲击可在某些频率下引起错误的动作。这些外部感应的扰动会产生频率跳动、增加噪声份量以及间歇性振荡器失效。

  　　 　　晶振是石英晶体振荡器的简称。种类，型号很多，有一些采购朋友们因为对晶振不太了解所以往往把晶振买回去之后才发现自己花了冤枉钱。另外，很多工程师，在电路中使用晶振时，经常会碰到这样的烦恼——晶振在电路中匹配不理想，影响使用效果。其实，选购好的晶振是可以有效减少晶振匹配不理想的情况出现。今天松季电子为各位采购朋友们在选购晶振的时候提出一些意见： 　　1、频率稳定性：晶体振荡器的只要特性之一是工作温度内的稳定性，它是决定振荡器价格的重要因素，稳定性越高或者温度范围越宽，晶振的价格也就越高。 　　2、封装：和其它电子元器件一样，石英晶体振荡器也采用越来越小的封装，通常较小的器件比较大的表面贴装更贵。小型封装往往在性能、输出选择和频率选择之间做出折中。 　　3、工作环境：石英晶体振荡器实际应用的环境应该要慎重考虑。不如像高的振荡或者冲击水平会给振荡器带来不必要的问题。 　　4、电源和负载的影响：石英晶体振荡器的频率稳定性也受到电源电压变动以及负载变动的影响。正确选择石英晶体振荡器可以将这些影响降低到最小。对于需要电池的器件，一定要考虑功耗.引入3.3V的产品必然要开发在3.3V下工作的石英晶体振荡器，较低的电压允许产品在低功率下运行，现在电子元器件市场上销售的表面贴装振荡器都在3.3V下工作。