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在晶振电路设计中，近端和远端的相位噪声会受到不同因素的影响。通常，晶振的近端相噪主要由晶体自身的参数决定，而远端相噪则更多地依赖于晶体匹配的振荡IC的特性。电性能参数，如起振时间、负载电容、负性阻抗，都对近端和远端相位噪声都有重要影响。 KOAN凯擎小妹建议优先确保近端的稳定性，同时通过适当减少晶体电流和负载电容来改善近端相噪。另外，通过增加电流可以优化远端的相噪表现。在设计晶振电路时，建议根据应用需求在相噪、起振时间和负载电容之间进行合理权衡，以优化电路性能。 1. 起振时间(T) 起振时间的长短主要由晶体的谐振电阻和振荡器的负性阻抗共同决定。高Q值的晶体谐振电阻较小，因此起振速度更快。公式如下， 其中谐振电阻R，负电阻Rˉ、动态电感L、动态电容C1、频率ω、k为常数(12~30)： 2. 负性阻抗(Rˉ) KOAN振荡器的负性阻抗通常设计为晶体谐振电阻的3至20倍，这样可以有效加快起振过程并提高振荡的稳定性。负性阻抗的倍数越高，起振速度越快。 其中：gm为跨导，与振荡IC的设计相关。在负载电容CL较小的情况下，增加 gm的值可以提高负性阻抗，从而加快起振。 3. 负载电容(CL) 负载电容的大小不仅影响振荡器的负性阻抗，还会对近端和远端相噪带来不同的影响： 小的CL ：较小的负载电容使负性阻抗变大，起振速度更快，牵引量更大，但同时也更容易受到杂散电容的影响。这对近端相噪有利，但可能增加远端相噪。 大的CL ：较大的负载电容会减小负性阻抗，导致起振速度较慢，但杂散电容的影响较小，有助于提升远端相噪的稳定性，可能对近端相噪不利。

在晶体振荡器中，峰峰值Vpp、功率线性值和dBm之间的关系对信号分析十分重要。今天，KOAN凯擎小妹将介绍一下这些参数的概念，计算方法，意义，以及如何转换单位。这些内容可以帮助您高效地评估信号强度、计算功率损耗，以及优化系统性能。 Vpp和RMS: 峰峰值 (Vpp) 是指信号在一个周期内的最大值与最小值之间的差值。有效值(RMS)代表信号的平均功率。对于正弦波晶振，Vpeak和RMS的参数转换公式如下: Vpp和mW 晶振输出信号的功率P(单位mW)表示信号在传递过程中消耗的能量。功率过高，会损坏器件；过低功率则会导致信号弱。在标准阻抗50欧姆下，我们可以通过峰峰值Vpp计算功率P。正弦波信号的功率计算公式为： Vpp和dBm 通过Vpp直接计算dBm，可以方便地评估信号的增益和损耗，确保系统满足性能的要求。 mW和dBm dBm表示晶振输出信号的功率。在晶振的实际和调试的过程中，dBm常用来确保信号的强度是否符合预期。 相反，如果已知dBm的值： dBm和W 基准值：30dBm = 1W 每增加3dBm：功率乘2 每减少3dBm：功率除以2 每增加10dBm：功率乘10 每减少10dBm：功率除以10 如果信号功率为32dBm: 32dBm= (30+3+3+3+3-10)dBm = (1*2*2*2*2*0.1)W=1.6W dB和dBc dB表示两个功率、电平或电流之间的比值的单位。用于比较两个信号的相对大小。 dBc表示信号相对于载波的功率比。dBc用于衡量信号的相对干扰或噪声水平。如果信号的功率比载波功率低30dB，则记录为-30dBc。

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。

在谐振器S&A250B测试软件中，DLD参数不仅限于DLD2，还包括DLD1至DLD7。这类测试参数都用于分析晶体在不同激励功率下的阻抗变化。今天KOAN凯擎小妹将详细介绍DLD1至DLD7的定义、特点及其应用： DLD1: MaxR/RR DLD1是最大阻抗与谐振阻抗的比值。主要用于评估晶体在不同功率条件下的稳定性，特别适合高功率应用场景，如射频电路。它有助于判断晶体在功率波动情况下的表现。 DLD2: MaxR - MinR DLD2是最大谐振电阻和最小谐振电阻之间的差值。DLD2是KOAN晶振测试中参数之一，反映不同驱动功率或电流下晶振电阻的变化程度。DLD2值越小，晶体的稳定性和可靠性越好。 DLD3: FirstR - LastR DLD3是第一个设定功率和最后一个设定功率下的阻抗差值，用于分析晶体在整个功率扫描过程中的变化情况。它适用于功率逐级调节或扫描的应用场景。 DLD4: MaxR/RR DLD4与DLD1类似，但其谐振阻抗是在正常工作功率下测得的，用于评估晶体在高功率条件下的稳定性，常用于晶体的可靠性测试。 DLD5: FirstR/LastR DLD5是起始阻抗与最终阻抗的比值，反映晶体在功率变化过程中的稳定性，适用于长时间运行或频繁功率变化的应用场景。 DLD6: MaxR/MinR DLD6是最大阻抗与最小阻抗的比值，用于评估晶体在不同激励功率条件下的极端变化情况，特别适合在苛刻条件下测试晶体的稳定性。 DLD7: ((MaxR - MinR) / MaxR) * 100 DLD7是阻抗差值 (即DLD2) 相对于最大阻抗的百分比。用于比较不同晶体或测试条件下的阻抗变化幅度，常用于高精度定时器和频率控制设备。

有源晶振的常见输出波形有分为单端和差分。单端有CMOS/TTL输出，输出功率大，驱动能力强，主要应用在数字通信系统时钟上，用来驱动计数电路。 晶振的单端输出波形TTL、CMOS、HCMOS、LVCMOS的介绍，特点和应用如下： 1. TTL(Transistor-Transistor Logic) : 电源电压通常为5V。逻辑电平在”0“的时候，通常在0V至0.8V之间；在”1“的时候，通常在2V至5V之间。 功耗: 功耗高，即使在静态状态下也会消耗电流。 速度:开关速度通常比CMOS高 应用: TTL曾是数字电路设计的主流技术，现已逐渐被CMOS取代。 2.CMOS: 标准的CMOS逻辑电平通常为3.3V或5V。逻辑电平在”0“的时候，通常接近0V；在”1“的时候，通常接近电源电压Vcc。 功耗: CMOS的功耗非常低，在切换状态时才会消耗电流。 应用:广泛用于集成电路设计，包括微处理器、存储器、以及各种数字电路。 3.高速HCMOS (High-Speed CMOS)：通常工作在3.3V或5V电源电压下。逻辑电平与CMOS类似，但逻辑电平通常为更高的电压,如5V。 功耗:功耗较低，但相比LVCMOS略高。 速度: HCMOS的开关速度比标准CMOS快，适用于需要更高速度的数字电路。 应用:用于高速信号处理和需要高驱动能力的应用。 4.LVCMOS (Low-Voltage CMOS)：低压LVCMOS通常工作在1.8V/2.5V/3.3V电源电压下。 功耗:具有极低的功耗，适合低功耗应用。 速度:开关速度通常较快，适合现代高速、低功耗的数字电路。 应用:常用于电池供电设备和低功耗设计中，如手机、便携设备和现代微处理器。 问：CMOS和差分波形能否互换？ 答：非差分波CMOS和差分波形通常不能直接互换或替代，具体有以下几点不同 1.信号类型 - CMOS:单端信号。 - 差分:通过检测两根导线之间的电压差确定逻辑状态，抗噪声能力强。 2.噪声干扰 - CMOS:易受电磁干扰，尤其在高速传输时。 - 差分:对电磁干扰有更强的抵抗力，适用于高速和长距离传输。 3.信号速度和传输距离 - CMOS:适用于短距离和中速应用. - 差分:常用于高速、长距离传输，特别是对信号完整性要求高的场合。