晶振主要參數(shù)有哪些?晶振參數(shù)詳細(xì)介紹
晶振是石英振蕩器的簡(jiǎn)稱,晶振的主要作用是給電路提供基準(zhǔn)時(shí)鐘等作用,晶振產(chǎn)品作為電路中的心臟,給電路提供精準(zhǔn)的時(shí)鐘信號(hào)是必不可少的,是時(shí)鐘中最重要的部件,為顯卡、網(wǎng)卡、主板等配件的各部分提供基準(zhǔn)頻率。那么對(duì)于晶振每一款產(chǎn)品的規(guī)格及參數(shù)你又有多少了解呢?
一般晶振的主要參數(shù)有,核心頻率、工作溫度、精度值、等效串聯(lián)阻抗、匹配電容、封裝形式等等。
晶振的核心頻率,一般核心頻率的選擇取決于頻率需求元件的要求,比如時(shí)鐘芯片就需要32.768KHz的晶振,MCU一般是一個(gè)范圍,基本上從4M到幾十M都有。
晶振的工作溫度,之所以把工作溫度單獨(dú)拿出來(lái),主要是由于晶振是個(gè)物理的器件,工作溫度與價(jià)格是成正比,工作溫度要求越高,價(jià)格越高,所以選擇晶振時(shí)也需要重點(diǎn)考慮工作溫度。
晶振的精度值,精度一般常見(jiàn)的有0.5ppm、±5ppm、±10ppm、±20ppm、±50ppm等等。其中0.5ppm國(guó)內(nèi)的目前只有通過(guò)數(shù)字補(bǔ)償?shù)牟拍茏龅?,?guó)外的有在3225甚至2016上實(shí)現(xiàn)高精度。精度的選擇一般要參考頻率需求器件對(duì)精度的要求。比如高精度的時(shí)鐘芯片一般在±5ppm以內(nèi),普通的應(yīng)用都選擇在±20ppm左右。
晶振的等效串聯(lián)阻抗,這個(gè)參數(shù)主要是與驅(qū)動(dòng)能力有關(guān)系,也就是說(shuō)跟驅(qū)動(dòng)電流有關(guān)系。等效電阻小則需要的驅(qū)動(dòng)電流就小。對(duì)外部驅(qū)動(dòng)電路的適應(yīng)能力就越高。
晶振的匹配電容,通過(guò)改變匹配電容的參數(shù)值,可以改變晶振的核心頻率,也就是說(shuō)可以通過(guò)調(diào)整晶振的匹配電容來(lái)對(duì)精度做微調(diào)。這也是目前國(guó)內(nèi)做高精度溫補(bǔ)晶振的主要辦法。
具體來(lái)說(shuō)晶振主要參數(shù):
1,工作電壓--如3.3V,5V
2, 輸出波形—如clippedsine(削頂正弦波),CMOS(方波),sine(標(biāo)準(zhǔn)正弦波),LVDS/PECL(差分信號(hào))
3, 封裝:
DIP14, 14×9mm,5×7mm, 5×3.2mm, 3.2×2.5mm,2.5×2.0m, 2.0×1.6m(技術(shù)發(fā)展使得封裝趨于小型化), OCXO 采用恒溫槽技術(shù),體積較大,如20×20×12.7mm(高度12.7mm)
4, 溫度穩(wěn)定度—指的工作溫度范圍內(nèi),晶振輸出頻率的偏差,溫度穩(wěn)定度曲線
OCXO: 采用恒溫槽以力爭(zhēng)讓晶體處于常溫25度狀態(tài)(25度狀態(tài)時(shí)晶振最穩(wěn)定的輸出),溫度穩(wěn)定度處于ppb(10E-9)級(jí)別,如1ppb over -40 to +85, 5ppbover -40 to +85, 50ppb over -40 to +85.
TCXO:使用溫補(bǔ)補(bǔ)償技術(shù),使得在工作溫度范圍內(nèi),讓晶振處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。目前常見(jiàn)的是+/-0.5ppm(1ppm=1000ppb), 目前最好的可以做到+/-0.14ppmover -40 to +85. 較好的+/-0.3ppm over -40 to+85.+/-0.28ppm over -40 to +85.
XO: 溫度穩(wěn)定度一般+/-50ppm over -40 to +85, 目前較好的可以做到+/-10ppmover -40 to +85.
VCXO: 與XO類似,使用VC功能,可以對(duì)頻率輸出進(jìn)行調(diào)整。
5, 相位噪聲phase noise—各種噪聲的作用下引起的系統(tǒng)輸出信號(hào)相位的隨機(jī)變化。比如-160dBc/Hz @1kHz.
OCXO: 一般OCXO具有很好的相位噪聲, 比如100MHz 的晶振,相位噪聲-155dBc/Hz @1kHz.
TCXO: 相對(duì)OCXO要差一些,如10MHz的晶振,相位噪聲-140dBc/Hz@1kHz.
XO: 一般以jitter來(lái)表示,jitter 是在相應(yīng)頻偏內(nèi)噪聲的積分。Jitter 越小,噪聲越低。如<0.1pS
6, G-sensivitity—指的是加速度敏感度,描述晶振在振動(dòng)的情況下,頻率輸出和相噪噪聲的變化的敏感度。民用晶振處于振動(dòng)時(shí),可能出現(xiàn)晶振無(wú)輸出的狀態(tài)。Low G-sensitivity的晶振,可以在振動(dòng)狀態(tài)小有效工作,并能夠處于較低的噪聲和穩(wěn)定的輸出。-多決定于晶體以及組裝技術(shù)。
7,shock-沖擊承受能力,一般的晶振承受不了太大的沖擊。如飛機(jī)和DD,對(duì)于振動(dòng)和沖擊有較高的要求,這些系統(tǒng)需要在沖擊和振動(dòng)的情況下,晶振能夠可靠的工作。
8, 老化率:晶體隨著時(shí)間的變化,其頻率輸出會(huì)出現(xiàn)偏差,稱之為老化,老化的程度成為老化率。越低的老化率代表晶振性能越穩(wěn)定。
9, 短穩(wěn):指的是在短時(shí)間內(nèi),頻率輸出的變化,比如1S之內(nèi),頻率輸出的變化,變化越小,越穩(wěn)定。現(xiàn)在的通信設(shè)備中,對(duì)短穩(wěn)的要求越來(lái)越高。--Allan variance 阿倫方差就是描述秒穩(wěn)的。
10,壓控功能: 因?yàn)榫д竦妮敵鰰?huì)隨時(shí)間變化出現(xiàn)偏差,在某些系統(tǒng)中這是不能接受的。因此,可以采用Vc 功能對(duì)頻率輸出進(jìn)行調(diào)整。而有的系統(tǒng)則能夠容忍,如VCTCXO,TCXO,TCXO就是沒(méi)有壓控的。使用OCXO的系統(tǒng)中,都是對(duì)頻率穩(wěn)定要求很高的,因此都帶有Vc功能。
11, 振動(dòng)條件與功率譜密度:功率譜密度是描述振動(dòng)條件的,不同的應(yīng)用場(chǎng)合或者要求會(huì)對(duì)應(yīng)不同功率譜密度曲線。要求晶振可以在條件下正常工作。以及通過(guò)其他指標(biāo)體現(xiàn)晶振在此條件的工作狀態(tài)。如穩(wěn)定度,相位噪聲等。抗振動(dòng)與否-多決定于晶體以及晶振的組裝技術(shù)