晶振技术参数

2018-08-22 16:53:11

晶体振荡器:
A、晶体振荡器是一种时间/频率器件，由晶体谐振器和振荡电路组成。
B、晶体振荡器的分类:
按照其功能类型可分为四种：
SPXO  简单封装晶体振荡器
VCXO  电压控制晶体振荡器
TCXO  温度控制晶体振荡器温度补偿晶体振荡器
OCXO  恒温晶体振荡器温度控制晶体振荡器
C、常规批量生产可达到的稳定度：
                 SPXO       VCXO      TCXO         OCXO
0 to 70℃      10 ppm     10 ppm    0.1 ppm     0.005 ppm
-20 to 70℃     25 ppm     25 ppm    0.3 ppm     0.01 ppm
-40 to 85℃     30 ppm     30 ppm    0.5 ppm     0.03 ppm
-55 to 125℃    50 ppm     50 ppm    1.0 ppm       N/A
工作温度范围内的稳定度要求典型应用             振荡器类型
±0.2ppm           电信传输设备的时钟基准           OCXO
±0.2～±0.5ppm 电信传输设备的Stratum 3时钟基准    OCXO,带模拟集成电路的TCXO
±0.5～±1.0ppm 军用无线电设备,E-911蜂窝电话定位器带模拟集成电路的TCXO
±1.0～±2.5ppm 移动无线电设备(例如应急通信设备) 带模拟集成电路的TCXO
±2.5～±10ppm     移动电话带电热调节的TCXO
±10～±20ppm     传真机 TCXO,VCXO,SPXO
    > ±20ppm   计算机时钟信号源 SPXO/XO
D、晶体振荡器主要技术指标:
1）标称频率
2）中心频率偏差
3）频率调整范围（机械或压控）
4）工作温度范围
5）压控特性（电压范围、极性、线性度、压控输入阻抗）
6）输出波形（正弦波；方波：上升/下降沿时间、占空比、高/低电平）
7）工作电流、功耗
8）电压变化频率稳定度
9）负载变化频率稳定度
10）温度频率稳定度
11）负载能力
12）频率老化（长期频率稳定度）
13）短期频率稳定度
14）相位噪声
15）开机特性
E、晶体振荡器-SPXO:
简单封装晶体振荡器，没有电压控制和温度补偿，频率温度特性取决于晶体单元，
称为SPXO（Simple Packaged Crystal Oscillator ）或时钟（Clock）。
F、温度补偿晶体振荡器-TCXO:
1.直接温度补偿晶体振荡器
2.间接温度补偿晶体振荡器
G、恒温晶体振荡器 - OCXO
近年来，由于技术的发展，OCXO多采用功率器件直接加热的方法，只有一些指标要求很高的OCXO才使用恒温槽。
H、OCXO主要技术指标定义的IEC标准
1）标称频率（Nominal frequency）
   振荡器标明的工作频率。
2）中心频率偏差 (Frequency accuracy)
   在基准点温度环境（25 ± 2 ℃ ）和中心控制电压时，测得的频率值与标称频率的偏差。
3）频率调谐范围（Frequency adjustment range）
   用某种可变元件使振荡器频率能够改变的频率范围。
   注：调整的目的：
      1）把频率调到规定调整范围内的任一特定值。
      2）由于老化和其它条件变化而引起频率偏移后，能够把振荡器频率修正到规定值。
      调整的方式：
      3）调节方式有机械调节和电压调节两种
      4）可变元件通常指变容二极管、多圈电位器等。
4）工作温度范围 (Operating temp. range)
  振荡器能够正常工作，其频率及其它输出信号性能均不超过规定的允许偏差的温度范围。
  注：1）工作温度范围的下限越低，振荡器功耗越大，同时频率温度稳定度越难实现。
      2）工作温度范围的上限越高，晶体拐点设置越高，晶体成本上升越多。
5）压控特性（电压范围、极性、线性、压控输入阻抗）
当控制电压变化时，引起的振荡器输出的频率、波形特征等电特性的变化。
注：1）电压范围：用来调节频率的电压的可调范围。常见的有0～3.3V,  0.3～3.0V, 0～ 5V, 0.5～4.5V等。
    2）压控范围：压控电压在电压范围内变化的时候，振荡器的频率能够变化的范围。
    3）极性：当振荡器的频率随压控电压的增加而增加的时候，压控极性为正极性，反之为负极性。
    4）线性度：理想的压控电压和频率变化量的关系是线性的，但实际上总会有所偏差，这个偏差就是
       表征理想程度的压控线性度，通常用百分比表示。
    5）如果系统不能给出稳定的电压信号，或者对输出频率有严格的控制要求时，通常振荡器可以自己给
       出经过稳压后的精准的电压供压控电压用，这个精准的电压就是参考电压。
6）输出波形（Output waveform）    正弦: 负载能力
   方波: 上升沿时间、下降沿时间、占空比、高/低电平
振荡器工作时输出的波形及波形的具体特性。
注：常见输出波形及输出特性指标：
  1）正弦波（Sine）：谐波抑制（Harmonic attenuation）、
     杂波抑制（Noise attenuation ）、负载（Load）、输出幅度（Output level）。
  2）削峰正弦波（Clipping Sine）：负载（Load）、输出幅度（Output level）。
  3）方波（Square）：又分为MOS和TTL两类输出。
     负载（Load）、占空比（Duty cycle）、上升/下降时间（Rise/fall time）、
     高低电平（“1” and “0” level）。
7）工作电流、功耗 (Input current, power consumption)
8）频率温度稳定度 (Frequency stability over temp.)
   其它条件不变时，由于振荡器工作在规定的温度范围内引起的相对于基准温度时的频率偏移。
9）负载变化频率稳定度 (Frequency stability Vs voltage+/-5% )
   其它条件不变时，由于负载阻抗在规定范围内变化引起的相对于规定的负载条件时的频率偏移。
10）电源变化频率稳定度 (Frequency stability Vs Load+/-10% )
    其它条件不变时，由于电源电压在规定范围内变化引起的相对于规定的电源电压时的频率偏移。
11）老化率（长期频率稳定度）(Aging , long term stability)
    振荡器频率与时间之间的关系。
    注: 这种频率漂移是石英晶体或/和电路中的其它元器件的长期变化造成的，可以用规定时间间隔内平均频率的相对变化来表示。
       频率老化是不可避免的。同时方向可能为正也可能为负。
       又称为日老化率、长稳等。
12）短期频率稳定度(Short term stability)
      振荡器短时间内的频率随机起伏程度。
    注:以秒为单位，又称为秒基稳定度、秒稳、短稳等。
13）相位噪声(Phase noise)
    振荡器短期频率稳定度的频域量度，通常用相应起伏功率谱密度SΨ(f) 表示，其中相位起伏函数为Ψ(f)=2πFt-2πF0t
    注:抖动是振荡器短期频率稳定度的时域量度，实际上和相位噪声都是频率短期稳定度的一种度量方式。
14)其他指标：功耗,开机特性,重现性,可工作温度范围,抗机械冲击性能,抗电脉冲冲击性能,存储温度范围,
   重力加速度频率稳定度,恒温报警,三态控制
TCXO     Temperature Compensated Crystal Oscillators  温补晶振 TCVCXO TemperatureCompensatedVoltageControlled Oscillators  温补压控晶振

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