晶振主要參數(shù)有哪些?晶振參數(shù)詳細介紹
晶振是石英振蕩器的簡稱,晶振的主要作用是給電路提供基準時鐘等作用,晶振產(chǎn)品作為電路中的心臟,給電路提供精準的時鐘信號是必不可少的,是時鐘中最重要的部件,為顯卡、網(wǎng)卡、主板等配件的各部分提供基準頻率。那么對于晶振每一款產(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,比如時鐘芯片就需要32.768KHz的晶振,MCU一般是一個范圍,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拿出來,主要是由于晶振是個物理的器件,工作溫度與價格是成正比,工作溫度要求越高,價格越高,所以選擇晶振時也需要重點考慮工作溫度。
晶振的精度值,精度一般常見的有0.5ppm、±5ppm、±10ppm、±20ppm、±50ppm等等。其中0.5ppm國內的目前只有通過數(shù)字補償?shù)牟拍茏龅?,國外的有?225甚至2016上實現(xiàn)高精度。精度的選擇一般要參考頻率需求器件對精度的要求。比如高精度的時鐘芯片一般在±5ppm以內,普通的應用都選擇在±20ppm左右。
晶振的等效串聯(lián)阻抗,這個參數(shù)主要是與驅動能力有關系,也就是說跟驅動電流有關系。等效電阻小則需要的驅動電流就小。對外部驅動電路的適應能力就越高。
晶振的匹配電容,通過改變匹配電容的參數(shù)值,可以改變晶振的核心頻率,也就是說可以通過調整晶振的匹配電容來對精度做微調。這也是目前國內做高精度溫補晶振的主要辦法。
具體來說晶振主要參數(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(標準正弦波),LVDS/PECL(差分信號)
3, 封裝:
DIP14, 14×9mm,5×7mm, 5×3.2mm, 3.2×2.5mm,2.5×2.0m, 2.0×1.6m(技術發(fā)展使得封裝趨于小型化), OCXO 采用恒溫槽技術,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,晶振輸出頻率的偏差,溫度穩(wěn)定度曲線
OCXO: 采用恒溫槽以力爭讓晶體處于常溫25度狀態(tài)(25度狀態(tài)時晶振最穩(wěn)定的輸出),溫度穩(wěn)定度處于ppb(10E-9)級別,如1ppb over -40 to +85, 5ppbover -40 to +85, 50ppb over -40 to +85.
TCXO:使用溫補補償技術,使得在工作溫度范圍內,讓晶振處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。目前常見的是+/-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,可以對頻率輸出進行調整。
5, 相位噪聲phase noise—各種噪聲的作用下引起的系統(tǒng)輸出信號相位的隨機變化。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OCXO要差一些,如10MHz的晶振,相位噪聲-140dBc/Hz@1kHz.
XO: 一般以jitter來表示,jitter 是在相應頻偏內噪聲的積分。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。民用晶振處于振動時,可能出現(xiàn)晶振無輸出的狀態(tài)。Low G-sensitivity的晶振,可以在振動狀態(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。
7,shock-沖擊承受能力,一般的晶振承受不了太大的沖擊。如飛機和DD,對于振動和沖擊有較高的要求,這些系統(tǒng)需要在沖擊和振動的情況下,晶振能夠可靠的工作。
8, 老化率:晶體隨著時間的變化,其頻率輸出會出現(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):指的是在短時間內,頻率輸出的變化,比如1S之內,頻率輸出的變化,變化越小,越穩(wěn)定。現(xiàn)在的通信設備中,對短穩(wěn)的要求越來越高。--Allan variance 阿倫方差就是描述秒穩(wěn)的。
10,壓控功能: 因為晶振的輸出會隨時間變化出現(xiàn)偏差,在某些系統(tǒng)中這是不能接受的。因此,可以采用Vc 功能對頻率輸出進行調整。而有的系統(tǒng)則能夠容忍,如VCTCXO,TCXO,TCXO就是沒有壓控的。使用OCXO的系統(tǒng)中,都是對頻率穩(wěn)定要求很高的,因此都帶有Vc功能。
11, 振動條件與功率譜密度:功率譜密度是描述振動條件的,不同的應用場合或者要求會對應不同功率譜密度曲線。要求晶振可以在條件下正常工作。以及通過其他指標體現(xiàn)晶振在此條件的工作狀態(tài)。如穩(wěn)定度,相位噪聲等??拐駝优c否-多決定于晶體以及晶振的組裝技術