如何選擇一款合適的晶體振蕩器
來源：http://www.mxsir.cn 作者：konuaer 2012年09月03
本文介紹了一些足以表現(xiàn)出一個晶體振蕩器性能高低的技術(shù)指標(biāo)，了解這些指標(biāo)的含義，將有助于通訊設(shè)計工程師順利完成設(shè)計項目，同時也可以大大減少整機
---- 總頻差：在規(guī)定的時間內(nèi)，由于規(guī)定的工作和非工作參數(shù)全部組合而引起的石英晶體振蕩器頻率與給定標(biāo)稱頻率的最大頻差。
---- 說明:總頻差包括頻率溫度穩(wěn)定度，頻率溫度準(zhǔn)確度，頻率老化率，頻率電源電壓穩(wěn)定度和頻率負(fù)載穩(wěn)定度共同造成的最大頻差，一般只在對短期頻率穩(wěn)定度關(guān)心，而對其他頻率穩(wěn)定度指標(biāo)不嚴(yán)格要求的場合采用，例如：精密制導(dǎo)雷達(dá)。
---- 頻率溫度穩(wěn)定度：在標(biāo)稱電源和負(fù)載下，工作在規(guī)定溫度范圍內(nèi)的不帶隱含基準(zhǔn)溫度或帶隱含基準(zhǔn)溫度的最大允許頻偏。
---- fT=±(fmax-fmin)/(fmax+fmin)
---- fTref ＝±MAX[(fmax-fref)/fref,(fmin-fref)/fref] fT：頻率溫度穩(wěn)定度(不帶隱含基準(zhǔn)溫度)
---- fTref：頻率溫度穩(wěn)定度(帶隱含基準(zhǔn)溫度)
---- fmax ：規(guī)定溫度范圍內(nèi)測得的最高頻率
---- fmin：規(guī)定溫度范圍內(nèi)測得的最低頻率
---- fref：規(guī)定基準(zhǔn)溫度測得的頻率
---- 說明：采用fTref指標(biāo)的晶體振蕩器其生產(chǎn)難度要高于采用fT指標(biāo)的晶體振蕩器,故fTref指標(biāo)的晶體振蕩器售價較高。
---- 幾種電子系統(tǒng)使用晶體振蕩器典型頻率溫度穩(wěn)定度指標(biāo)見下表:
---- 表中有一部分頻率溫度穩(wěn)定度指標(biāo)應(yīng)是帶隱含基準(zhǔn)溫度的頻率溫度穩(wěn)定度指標(biāo)，但沒表示出來。 (1ppm=1×10-6；1ppb=1×10-9)。
---- 頻率穩(wěn)定預(yù)熱時間：以晶體振蕩器穩(wěn)定輸出頻率為基準(zhǔn)，從加電到輸出頻率小于規(guī)定頻率允差所需要的時間。
---- 說明：在多數(shù)應(yīng)用中，晶體振蕩器是長期加電的，然而在某些應(yīng)用中石英晶體振蕩器需要頻繁的開機和關(guān)機，這時頻率穩(wěn)定預(yù)熱時間指標(biāo)需要被考慮到（尤其是對于在苛刻環(huán)境中使用的軍用通訊電臺，當(dāng)要求頻率溫度穩(wěn)定度≤±0.3ppm(-45℃～85℃)，采用OCXO作為本振，頻率穩(wěn)定預(yù)熱時間將不少于5分鐘，而采用DTCXO只需要十幾秒鐘)。
---- 頻率老化率：在恒定的環(huán)境條件下測量振蕩器頻率時，振蕩器頻率和時間之間的關(guān)系。這種長期頻率漂移是由晶體元件和振蕩器電路元件的緩慢變化造成的，可用規(guī)定時限后的最大變化率（如±10ppb/天，加電72小時后），或規(guī)定的時限內(nèi)最大的總頻率變化（如：±1ppm/（第一年）和±5ppm/（十年））來表示。
---- 說明：TCXO的頻率老化率為：±0.2ppm～±2ppm（第一年）和±1ppm～±5ppm（十年）（除特殊情況，TCXO很少采用每天頻率老化率的指標(biāo)，因為即使在實驗室的條件下，溫度變化引起的頻率變化也將大大超過溫度補償晶體振蕩器每天的頻率老化，因此這個指標(biāo)失去了實際的意義）。OCXO的頻率老化率為：±0.5ppb～±10ppb/天（加電72小時后），±30ppb～±2ppm（第一年），±0.3ppm～±3ppm（十年）。
---- 頻率壓控范圍：將頻率控制電壓從基準(zhǔn)電壓調(diào)到規(guī)定的終點電壓，晶體振蕩器頻率的最小峰值改變量。
---- 說明：基準(zhǔn)電壓為＋2.5V，規(guī)定終點電壓為＋0.5V和＋4.5V，壓控晶體振蕩器在＋0.5V頻率控制電壓時頻率改變量為-110ppm，在＋4.5V頻率控制電壓時頻率改變量為＋130ppm，則VCXO電壓控制頻率壓控范圍表示為：≥±100ppm(2.5V±2V)。
---- 壓控頻率響應(yīng)范圍：當(dāng)調(diào)制頻率變化時，峰值頻偏與調(diào)制頻率之間的關(guān)系。通常用規(guī)定的調(diào)制頻率比規(guī)定的調(diào)制基準(zhǔn)頻率低若干dB表示。
---- 說明：VCXO頻率壓控范圍頻率響應(yīng)為0～10kHz。
---- 頻率壓控線性：與理想（直線）函數(shù)相比的輸出頻率-輸入控制電壓傳輸特性的一種量度，它以百分?jǐn)?shù)表示整個范圍頻偏的可容許非線性度。
---- 說明：典型的VCXO頻率壓控線性為：≤±10%，≤±20%。簡單的VCXO頻率壓控線性計算方法為(當(dāng)頻率壓控極性為正極性時)：
---- 頻率壓控線性＝±((fmax-fmin)/ f0)×100%
---- fmax：VCXO在最大壓控電壓時的輸出頻率
---- fmin：VCXO在最小壓控電壓時的輸出頻率
---- f0：壓控中心電壓頻率
---- 單邊帶相位噪聲￡(f)：偏離載波f處，一個相位調(diào)制邊帶的功率密度與載波功率之比。 請問單片機晶震旁的2個電容有什么要求嗎? 這個是晶體的匹配電容，只有在外部所接電容為匹配電容的情況下， 振蕩頻率才能保證在標(biāo)稱頻率附近的誤差范圍內(nèi)。 最好按照所提供的數(shù)據(jù)來，如果沒有，一般是30pF左右。太小了不容易 起振。 在某些情況下，也可以通過調(diào)整這兩個電容的大小來微調(diào)振蕩頻率，當(dāng)然 可調(diào)范圍一般在10ppm量級。 以上內(nèi)容全部來自互聯(lián)網(wǎng),歡迎大家繼續(xù)提問
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作者：康華爾電子
---- 總頻差：在規(guī)定的時間內(nèi)，由于規(guī)定的工作和非工作參數(shù)全部組合而引起的石英晶體振蕩器頻率與給定標(biāo)稱頻率的最大頻差。
---- 說明:總頻差包括頻率溫度穩(wěn)定度，頻率溫度準(zhǔn)確度，頻率老化率，頻率電源電壓穩(wěn)定度和頻率負(fù)載穩(wěn)定度共同造成的最大頻差，一般只在對短期頻率穩(wěn)定度關(guān)心，而對其他頻率穩(wěn)定度指標(biāo)不嚴(yán)格要求的場合采用，例如：精密制導(dǎo)雷達(dá)。
---- 頻率溫度穩(wěn)定度：在標(biāo)稱電源和負(fù)載下，工作在規(guī)定溫度范圍內(nèi)的不帶隱含基準(zhǔn)溫度或帶隱含基準(zhǔn)溫度的最大允許頻偏。
---- fT=±(fmax-fmin)/(fmax+fmin)
---- fTref ＝±MAX[(fmax-fref)/fref,(fmin-fref)/fref] fT：頻率溫度穩(wěn)定度(不帶隱含基準(zhǔn)溫度)
---- fTref：頻率溫度穩(wěn)定度(帶隱含基準(zhǔn)溫度)
---- fmax ：規(guī)定溫度范圍內(nèi)測得的最高頻率
---- fmin：規(guī)定溫度范圍內(nèi)測得的最低頻率
---- fref：規(guī)定基準(zhǔn)溫度測得的頻率
---- 說明：采用fTref指標(biāo)的晶體振蕩器其生產(chǎn)難度要高于采用fT指標(biāo)的晶體振蕩器,故fTref指標(biāo)的晶體振蕩器售價較高。
---- 幾種電子系統(tǒng)使用晶體振蕩器典型頻率溫度穩(wěn)定度指標(biāo)見下表:
---- 表中有一部分頻率溫度穩(wěn)定度指標(biāo)應(yīng)是帶隱含基準(zhǔn)溫度的頻率溫度穩(wěn)定度指標(biāo)，但沒表示出來。 (1ppm=1×10-6；1ppb=1×10-9)。
---- 頻率穩(wěn)定預(yù)熱時間：以晶體振蕩器穩(wěn)定輸出頻率為基準(zhǔn)，從加電到輸出頻率小于規(guī)定頻率允差所需要的時間。
---- 說明：在多數(shù)應(yīng)用中，晶體振蕩器是長期加電的，然而在某些應(yīng)用中石英晶體振蕩器需要頻繁的開機和關(guān)機，這時頻率穩(wěn)定預(yù)熱時間指標(biāo)需要被考慮到（尤其是對于在苛刻環(huán)境中使用的軍用通訊電臺，當(dāng)要求頻率溫度穩(wěn)定度≤±0.3ppm(-45℃～85℃)，采用OCXO作為本振，頻率穩(wěn)定預(yù)熱時間將不少于5分鐘，而采用DTCXO只需要十幾秒鐘)。
---- 頻率老化率：在恒定的環(huán)境條件下測量振蕩器頻率時，振蕩器頻率和時間之間的關(guān)系。這種長期頻率漂移是由晶體元件和振蕩器電路元件的緩慢變化造成的，可用規(guī)定時限后的最大變化率（如±10ppb/天，加電72小時后），或規(guī)定的時限內(nèi)最大的總頻率變化（如：±1ppm/（第一年）和±5ppm/（十年））來表示。
---- 說明：TCXO的頻率老化率為：±0.2ppm～±2ppm（第一年）和±1ppm～±5ppm（十年）（除特殊情況，TCXO很少采用每天頻率老化率的指標(biāo)，因為即使在實驗室的條件下，溫度變化引起的頻率變化也將大大超過溫度補償晶體振蕩器每天的頻率老化，因此這個指標(biāo)失去了實際的意義）。OCXO的頻率老化率為：±0.5ppb～±10ppb/天（加電72小時后），±30ppb～±2ppm（第一年），±0.3ppm～±3ppm（十年）。
---- 頻率壓控范圍：將頻率控制電壓從基準(zhǔn)電壓調(diào)到規(guī)定的終點電壓，晶體振蕩器頻率的最小峰值改變量。
---- 說明：基準(zhǔn)電壓為＋2.5V，規(guī)定終點電壓為＋0.5V和＋4.5V，壓控晶體振蕩器在＋0.5V頻率控制電壓時頻率改變量為-110ppm，在＋4.5V頻率控制電壓時頻率改變量為＋130ppm，則VCXO電壓控制頻率壓控范圍表示為：≥±100ppm(2.5V±2V)。
---- 壓控頻率響應(yīng)范圍：當(dāng)調(diào)制頻率變化時，峰值頻偏與調(diào)制頻率之間的關(guān)系。通常用規(guī)定的調(diào)制頻率比規(guī)定的調(diào)制基準(zhǔn)頻率低若干dB表示。
---- 說明：VCXO頻率壓控范圍頻率響應(yīng)為0～10kHz。
---- 頻率壓控線性：與理想（直線）函數(shù)相比的輸出頻率-輸入控制電壓傳輸特性的一種量度，它以百分?jǐn)?shù)表示整個范圍頻偏的可容許非線性度。
---- 說明：典型的VCXO頻率壓控線性為：≤±10%，≤±20%。簡單的VCXO頻率壓控線性計算方法為(當(dāng)頻率壓控極性為正極性時)：
---- 頻率壓控線性＝±((fmax-fmin)/ f0)×100%
---- fmax：VCXO在最大壓控電壓時的輸出頻率
---- fmin：VCXO在最小壓控電壓時的輸出頻率
---- f0：壓控中心電壓頻率
---- 單邊帶相位噪聲￡(f)：偏離載波f處，一個相位調(diào)制邊帶的功率密度與載波功率之比。 請問單片機晶震旁的2個電容有什么要求嗎? 這個是晶體的匹配電容，只有在外部所接電容為匹配電容的情況下， 振蕩頻率才能保證在標(biāo)稱頻率附近的誤差范圍內(nèi)。 最好按照所提供的數(shù)據(jù)來，如果沒有，一般是30pF左右。太小了不容易 起振。 在某些情況下，也可以通過調(diào)整這兩個電容的大小來微調(diào)振蕩頻率，當(dāng)然 可調(diào)范圍一般在10ppm量級。 以上內(nèi)容全部來自互聯(lián)網(wǎng),歡迎大家繼續(xù)提問
作者：康華爾電子
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