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    有源晶振25ppm不夠?用它們簡直事半功倍

    返回列表 來源:廣瑞泰電子 瀏覽:- 發布日期:2017-03-30 09:23:00【

       對有源晶振而言,電路電壓和環境溫度是直接影響晶振標稱頻率變化的兩個因素。通常用PPM(百萬分之一)來表示晶振受環境影響而產生變化的大小,PPM是一個相對變化量,也是對標稱頻率變化的一個評判單位,時鐘源有兩個重要指標,穩定度和準確度。準確度是指標稱頻率的偏差值,術語稱之為精度誤差,精度誤差=(誤差量/標稱量)× ppm。穩定度是指隨晶振外部因素變化而產生的變化量,術語叫頻率偏差。頻率偏差的計算方式頻率偏差=標稱值X誤差值。

      例如,一只標稱值10MHz、誤差±20ppm、溫度范圍-20℃~+70℃的晶振,它的含義是在給定的溫度范圍內,這只晶振的頻率誤差范圍是:±(10MHz × 20ppm)=±200Hz.也就是晶振的頻率將在9.9998MHz至10.0002MHz之間。 

      有源晶振 普通OSC是有源晶振類的一種較為簡單的晶振,這是基本的類型,其穩定性完全由石英晶體(晶體諧振器)本身的固有特性決定。任何振蕩器中的關鍵部件都是石英晶體(晶體諧振器),它將控制頻率并確定可以實現哪種水平的穩定性。較高頻率范圍的MHZ晶體都由石英棒制成,其制造工藝應滿足:即使環境溫度在-55℃至+125℃(-67°F至 +257°F)之間變化,也可提供相對穩定的頻率。即使在這么寬的溫度范圍內,適當切割的石英晶體也可實現±25ppm的穩定性。與諸如隨溫度變化可達1%(10,000ppm)或更高的LC振蕩電路等其它無源諧振器相比,晶體振蕩器的性能有了根本提升。盡管采用LC或RC諧振器實現的簡單振蕩器可滿足一些應用的要求,但對于某些應用來說,即使25ppm也不夠好,因此必須采用額外措施。以下瑞泰推薦三種高端的有源晶振。

    1,溫度補償晶振(TCXO)

       如果固有頻率與石英晶體的溫度穩定性不能滿足應用要求,可以采用溫度補償晶振,簡稱溫補振蕩器,TCXO為其英文縮寫。 TCXO的工作原理即為:使用溫度感測器件以及產生電壓曲線的電路,在整個溫度范圍內,該電壓曲線與晶體的頻率變化趨勢完全相反,可理想的對溫度進行補償從而抵消因溫度環境而產生的頻率漂移。TCXO的精度誤差控制在±0.5ppm至±5ppm,若判斷普通有源晶振在惡劣環境下因溫度而產生性能不穩定的情況,溫補振蕩器是佳選擇!

    2,恒溫控制晶振(OCXO)

      對于某些應用,TCXO的頻率-溫度穩定性指標仍無法滿足要求。在這些情況下,可能需要OCXO。顧名思義,具有烤腔的振蕩器將晶體加熱到更高溫度,該被控溫度使得即使環境溫度可能變化很大,晶體的溫度也保持穩定。由于晶體的溫度和振蕩器的敏感部分的變化很小,頻率-環境溫度穩定性得到顯著改善。在環境溫度范圍內,OCXO的穩定性可以達到0.001ppm。然而,這種穩定性的提升是以增加功耗為代價的,將熱量提供給烤腔當然需要能量。典型的OCXO可能需要1到5W的功率來維持內部溫度。在開機后,還需要等待溫度和頻率穩定下來的暖機時間,取決于晶振類型,暖機時長通常從1分鐘到10多分鐘。

    3,壓控晶振(VCXO)

      在一些應用中,期望能夠調諧或調整振蕩器的頻率,以便將其鎖相到鎖相環中的參考、或還可能是對波形進行調制。VCXO通過電子頻率控制(EFC)電壓輸入提供此功能。對于某些專用器件,VCXO的調諧范圍規范可能在±10ppm到±100ppm(甚至更高)。VC-TCXO(壓控溫補振蕩器)和VC-OCXO(壓控恒溫晶振):TCXO或OCXO通常包括EFC輸入電壓。這就允許進行調整,以便將輸出頻率精確地校準為標稱值。

      有源晶振

      為了使用晶振工作時的振蕩頻率盡可能穩定,一方面要提高電源電路的穩定性,另一方面應該設法使工作環境的溫度保持恒定。工作環境的空氣流通情況對晶振工作溫度有很大的影響,需要對空氣的流通情況進行一定的控制,相對封閉的環境條件下電路正常工作的溫度的穩定性要好一些。使用外殼或樹脂等將電路封閉起來有助于提高工作溫度的穩定性。在對晶振工作頻率穩定性有極高要求的場合,人們甚至將電路按放在恒溫箱中。


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