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      讓人眼花繚亂的石英振蕩器這樣選才省事

      返回列表 來源:金洛鑫 瀏覽:- 發布日期:2018-12-18 10:32:11【
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      晶振大致可以分為兩大類型,一種是無源的石英晶體諧振器,一種是有源自帶電壓的石英晶體振蕩器,無源的只分MHZKHZ,但振蕩器除了KHZMHZ之外,還會根據不同的特性和作用進行分類。例如有電壓控制功能的是壓控振蕩器(VCXO),有兩種溫度補償性能的是溫補晶振(TCXO),輸出差分信號的叫做差分晶振(LVDS/LVPECL),擁有電壓控制和溫度補償的是壓控溫補振蕩器,有保持溫度恒定的是恒溫晶振。應用的產品范圍大部分一樣,但也會專用于部分產品,許多工程在制定新方案時,都會為用哪種石英振蕩器而感到煩惱,甚至需要每一種都試下都知道哪一類的合適,過程不僅浪費時間還會讓成本增加。

      石英振蕩器,有源晶振選擇方法

      貼片振蕩器通常是設計師認為的最后一個組件之一關于,但錯誤的部分可以迅速殺死一個設計。而且,搜索通過各種可用的振蕩器和它們的功能可以混亂。有四個關鍵問題你應該問自己什么時候選擇一個振蕩器。您找到的答案將有助于確保您的答案設計的要求得到滿足。

      頻率穩定性有多重要?

      頻率穩定性衡量振蕩器的輸出頻率由于溫度變化,在運行期間可能發生變化。如果頻率漂移超出應用程序的預期,可能會出現定時誤差發生。頻率穩定性以百萬分率或ppm表示,相對于特定溫度范圍內的標稱頻率。

      振蕩器使用在制造過程中以不同角度切割的石英晶振產生不同的溫度響應。常見的X溫度穩定性額定值包括±20ppm,±50ppm和±100ppm。較低的ppm意味著輸出頻率在給定溫度范圍內更穩定。

      值得注意的是,頻率穩定性只是了解方式的一個方面振蕩器的頻率可能會發生變化。完整的測量潛在的頻率偏差稱為總穩定性,它是總和頻率穩定性隨溫度變化,初始精度在25°C,老化超過a指定的時間和溫度。如圖3所示,總穩定性揭示了石英晶體振蕩器可能產生的最壞情況可能的頻率使用壽命。

      石英振蕩器,有源晶振選擇方法

      1:總穩定性的組成部分。

      你需要水晶還是振蕩器?

      大多數消費類和電池供電的應用都使用片上系統(SoC)具有集成振蕩器電路和簡單,低成本晶體的器件時鐘合成。適用于高端應用-數據中心,電信,工業自動化等-外部XO通常用于為SoC的內部PLL提供參考時序。

      使用片外時鐘源是有利的,因為它提供了一個獨立的隔離參考時鐘經過優化,可提供低抖動操作串擾最小。另一個值得注意的好處是石英振蕩器合并集成電源噪聲抑制,以最大限度地減少板級的影響時鐘抖動噪聲。

      需要什么抖動性能?

      定時抖動是一種測量時鐘信號純度的方法。越低了抖動,噪音越小。由于振蕩器通常用作本地振蕩器對于系統的“心跳”,需要干凈且低抖動的輸出。在示波器的時域中測量抖動-例如,周期抖動和周期間抖動-或者在a。的頻域中相位噪聲分析儀,在頻帶上集成RMS相位抖動,例如12kHz20MHz,如圖2所示。

      石英振蕩器,有源晶振選擇方法

      2XO相位噪聲查找工具。

      低相位抖動有源晶振XO <250 fs-RMS對于更高性能至關重要應用,因為高水平的時鐘抖動導致不可接受的高誤碼率(BER),流量丟失或系統通信丟失。因此,如果有疑問,從低抖動時鐘源開始總是更安全提供更多的抖動余量。

      在理想情況下,應用程序或芯片組由驅動器驅動振蕩器將提供最大允許抖動規范伴隨積分帶,相位噪聲掩模和雜散要求。在在這種情況下,主要考慮的是需要多少抖動余量振蕩器允許來自緩沖器或其他芯片的任何附加抖動更遠時序路徑的下游。

      另一個考慮因素是一些XO數據表只宣傳“典型”抖動規范。它不保證設備性能超過過程,電壓,溫度和頻率變化。通常,硬件設計師不會擁有全面的設備系統所有關鍵組件的抖動要求。參考設計在這種情況下有用,因為設計的振蕩器已經存在審核。

      與提供各種各樣的貼片晶振供應商合作也可能有所幫助具有不同抖動和成本選項的振蕩器以及在線工具提供幫助你確定最合適的。同樣,如果有疑問,開始時總是更安全一個低抖動振蕩器,然后評估寬松抖動選項作為a降低成本的潛在未來之路。

      雖然它們可能看起來相同并且共享許多規格,晶體和振蕩器是非常不同的設備。封裝的水晶是一塊石英,切割和拋光以在具有高Q值的特定頻率下共振。它不是包含振蕩器電路,驅動石英產生時鐘輸出。相反,驅動電路位于晶體所在的器件內部連接的。

      相比之下,SPXO晶體振蕩器是包含該晶體振蕩器的完整器件石英晶體,振蕩器電路,輸出驅動器,并且可能是鎖相的循環(PLL)。XO以指定的頻率和信號提供時鐘輸出格式,例如CMOSLVDSLVPECL。振蕩器(圖1)也可以直接驅動芯片或通過緩沖器饋送以提供a的多個副本特定頻率。

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      3:振蕩器是一個完整的單輸出時鐘發生器。

      你的頻率會改變嗎?

      許多OSC晶振應用僅需要單個固定頻率,如156.25兆赫。在其他情況下,振蕩器提供的頻率可能需要更改。例如,12G-SDI視頻成幀器可能需要在它們之間切換兩種不同的視頻幀速率為297MHz297/1.001MHz。在其他時候,可能需要有意添加一個小頻率偏差作為保證金測試的一部分,以對系統級設置進行壓力測試保持時間。也許最常見的是,設計師可能還不確切最終設計將使用哪個頻率,但他們知道他們需要一個振蕩器提供此參考。

      對于此類應用,理想的解決方案是提供多個振蕩器,預先存儲的頻率。雙和四振蕩器可用于這些應用。這些器件的輸出頻率可通過引腳選擇啟用單個XO替換多個振蕩器和多路復用器。如果申請需要混合整數和小數時鐘,選擇一致提供的設備,所有目標頻率的低抖動操作。

      另一種有用的振蕩器是I2C可編程晶體振蕩器。這些設備提供最大的頻率靈活性,提供一致的低抖動操作在很寬的頻率范圍內。這些設備可以在運行中重新編程提供幾乎無限數量的頻率。它們對于數字PLL體系結構中的原型設計和使用也非常有用,其中主處理器提供快速數字反饋機制以允許XO鎖定并跟蹤參考信號。

      XO可能在整個溫度范圍內具有出色的頻率穩定性,但這一點測量僅相對于它在室內提供的標稱頻率溫度。因此,某些設備的初始精度誤差可能非常大,例如SAW振蕩器,必須加以考慮。類似地,石英晶體在很長一段時間內緩慢老化,這導致輸出頻率緩慢漂移。一些振蕩器供應商指定老化只有一年在25°C,而更保守的供應商指定老化10多年的溫度,為更高的溫度提供更可靠的保證長期運作。

      老化條件可以使總穩定性產生實質性差異振蕩器,有時可以進行蘋果對蘋果的比較難。如果有疑問,使用保證的定時裝置會更安全規范在更嚴格的條件下提供更多的設計余量。

      通過以上的方法要點,大家是否對如何選擇石英晶體振蕩器有更深的了解呢,理解了這些之后,相信對工程和采購來講,都會有所收益,畢竟晶振這種頻率元件對產品來講,真的非常重要,決定了一個產品是否能成功生產。如果內部的石英晶振出現問題,例如停振,不起振之類的問題,勢必會對產品千萬影響,所以選擇時要慎重,不能貪圖便宜購買劣質晶振,因為較差的晶體壽命較短,而且不能對抗惡劣的環境,也容易出現偏差,停振,不起振等現象。

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