晶振的基本原理及特性(精)

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晶振的工作原理

晶振的工作原理

晶振的工作原理晶振是一种常见的电子元件,广泛应用于各种电子设备中,如计算机、手机、电视等。

它的主要作用是提供稳定的时钟信号,用于同步各种电子元件的工作。

下面将详细介绍晶振的工作原理。

一、晶振的结构晶振由晶体谐振器和激励电路组成。

晶体谐振器是晶振的核心部件,普通采用石英晶体或者陶瓷晶体制成。

激励电路用来给晶体谐振器提供激励信号,使其发生振荡。

二、晶振的工作原理晶振的工作原理基于晶体的压电效应和谐振现象。

当施加外加电场或者机械应力到晶体上时,晶体味发生形变,同时产生电荷。

这种电荷的产生与晶体内部的原子结构有关。

晶振的激励电路会给晶体施加一个交变电场,这个电场的频率接近晶体的固有频率,即谐振频率。

当激励电场的频率与晶体的谐振频率相同时,晶体味发生共振现象,产生一个稳定的振荡信号。

三、晶振的工作频率晶振的工作频率由晶体的物理特性决定,普通在几十千赫兹到几百兆赫兹之间。

常见的晶振频率有4MHz、8MHz、16MHz等。

四、晶振的稳定性晶振的稳定性是指它的输出频率的变化程度。

晶振的稳定性主要受到温度、机械应力和供电电压的影响。

为了提高晶振的稳定性,通常会在晶振周围加之一个稳压电路,以保持供电电压的稳定。

五、晶振的应用晶振广泛应用于各种电子设备中,主要用于提供时钟信号。

在计算机中,晶振被用作CPU的时钟源,控制CPU的工作速度。

在手机中,晶振用于同步各种通信模块的工作,确保数据的准确传输。

在电视中,晶振用于同步图象和声音的播放。

六、晶振的选型在选择晶振时,需要考虑以下几个因素:1. 工作频率:根据具体应用需求选择合适的工作频率。

2. 稳定性:根据应用的要求选择稳定性较高的晶振。

3. 尺寸:根据设备的空间限制选择合适尺寸的晶振。

4. 供电电压:根据设备的供电电压选择合适的晶振。

七、晶振的维护与保养晶振是一种精密的电子元件,需要注意以下几点:1. 避免机械应力:晶振容易受到机械应力的影响,使用时应避免过度挤压或者碰撞。

晶振的工作原理

晶振的工作原理

晶振的工作原理晶振是一种常见的电子元件,广泛应用于各种电子设备中,如计算机、手机、电视等。

它的主要作用是产生稳定的时钟信号,用于同步各个部件的工作。

下面将详细介绍晶振的工作原理。

一、晶振的基本结构晶振由晶体谐振器和振荡电路组成。

晶体谐振器是晶振的核心部件,通常由石英晶体制成。

振荡电路则负责对晶体谐振器进行驱动和放大。

二、晶振的工作原理基于晶体的压电效应和谐振现象。

当施加外加电场或力矩时,晶体会发生形变,同时在晶体内部产生电荷分布不均衡,形成电势差。

这种电势差会导致晶体的形变反向,从而使电势差恢复原状。

这种周期性的形变和电势差变化就是晶体的振荡。

晶振利用晶体的这种振荡特性,通过振荡电路对晶体进行驱动和放大,从而产生稳定的时钟信号。

振荡电路一般由晶体谐振器、放大器和反馈电路组成。

晶体谐振器的作用是提供振荡的基频。

它由晶体和负载电容组成,晶体的特性决定了振荡的频率。

当外加电压施加在晶体上时,晶体会振荡产生电势差,这个电势差会被放大器放大,然后通过反馈电路反馈到晶体上,使晶体继续振荡。

通过调整反馈电路的参数,可以使晶体振荡的频率达到所需的稳定值。

放大器的作用是放大晶体振荡产生的信号。

它通常采用放大器管或晶体管来实现,将晶体振荡产生的微弱信号放大到足够的幅度,以供后续电路使用。

反馈电路的作用是将放大器输出的信号反馈到晶体上,使晶体继续振荡。

反馈电路一般由电容和电阻组成,通过调整电容和电阻的数值,可以控制振荡的频率和幅度。

三、晶振的特点和应用晶振具有以下几个特点:1. 高精度:晶振可以提供非常稳定的时钟信号,其频率精度可以达到很高。

2. 高稳定性:晶振的频率稳定性非常好,受温度、电压等因素的影响较小。

3. 快速启动:晶振的启动时间非常短,可以在很短的时间内达到稳定的工作状态。

4. 小尺寸:晶振体积小,重量轻,适合集成在各种电子设备中。

晶振广泛应用于各种电子设备中,主要用于提供时钟信号,用于同步各个部件的工作。

晶振的原理及作用

晶振的原理及作用

晶振的原理及作用晶体振荡器(晶振)是一种产生稳定频率的电子元件,广泛应用于无线通信、计算机、电子钟等电子设备中。

它的作用是提供一个稳定的时钟信号,让电子设备能够按照指定的频率运行。

晶振的主要原理是晶体的压电效应和共振现象。

晶体是一种具有压电效应的物质,即在外界施加压力时,晶体呈现出电势差的变化。

当一个电压被施加到晶体上,晶体由于压电效应而发生微小的尺寸变化,使晶体的原子结构发生微小的扭曲。

这个扭曲会导致晶体内部产生反馈电势,使电荷在晶体中移动,形成电荷的周期性移动。

当振动频率达到晶体的共振频率时,电荷的周期性移动达到最大值,称为共振现象。

晶振通常由晶体谐振器和放大器组成。

晶体谐振器是由晶体和电容器组成的振荡回路,晶体由于压电效应而发生振动,并将能量转化为电能。

放大器作用是将振荡信号放大,并驱动其他电路或设备。

晶振的频率稳定性是晶振器的一个重要指标。

频率稳定性指的是晶振器输出频率在长时间内的波动程度。

一般来说,晶体振荡器的频率稳定性高,可以达到几十亿分之一,甚至更高。

这一特性使得晶振广泛应用于需要高精度时钟信号的设备中。

晶振的工作原理和作用有以下几个方面的重要影响:1. 提供稳定的时钟信号:晶振可以提供稳定的时钟信号,用于同步各个电子元件的工作,确保电子设备正常运行。

例如,在计算机中,CPU需要一个稳定的时钟信号来控制数据的运行和处理。

晶振提供的稳定频率信号可以确保CPU和其他设备能够准确无误地进行数据处理。

2. 影响数据传输速率:晶振的频率决定了数据传输的速率。

在通信设备中,例如无线电设备或调制解调器,晶振提供了稳定的基准频率,用于控制数据的传输速率。

不同的频率可以实现不同的传输速率,而晶振能够提供稳定的频率信号,确保数据能够准确无误地传输。

3. 影响设备的精度和稳定性:晶振的高频率稳定性决定了设备的精度和稳定性。

例如,在高精度的仪器设备中,晶振提供了精确的计时信号,使设备的测量结果更加准确可靠。

晶振基础知识介绍

晶振基础知识介绍

晶振基础知识介绍晶振:即所谓石英晶体谐振器(无源)和石英晶体振荡器(有源)的统称。

无源和有源的区别:无源晶振为crystal(晶体),而有源晶振则叫做oscillator(振荡器)。

无源晶振需要借助于时钟电路才能产生振荡信号,自身无法振荡起来,所以“无源晶振”这个说法并不准确;有源晶振是一个完整的谐振振荡器。

石英晶体振荡器与石英晶体谐振器都是提供稳定电路频率的一种电子器件。

石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应来起振,而石英晶体谐振器是利用石英晶体和内置IC共同作用来工作的。

振荡器直接应用于电路中,谐振器工作时一般需要提供3.3V电压来维持工作。

振荡器比谐振器多了一个重要技术参数:谐振电阻(RR),谐振器没有电阻要求。

RR的大小直接影响电路的性能,因此这是各商家竞争的一个重要参数。

晶振的原理:压电效应(物理特性):在水晶片上施以机械应力时,,会产生电荷的偏移,即为压电效应。

逆压电效应:相对在水晶片上印加电场会造成水晶片的变形即产生逆压电效应,利用这种特性产生机械振荡,变换成电气信号。

晶振的作用:一、为频率合成电路提供基准时钟,产生原始的时钟频率。

二、为电路产生震荡电流,发出时钟信号晶振的分类:一、按材质封装(1).金属封装-SEAMTYPE (2).陶瓷封装-GLASSTYPE二、贴装方式(1).直插封装-DIP (2).贴片封装-SMD三、按产品类型(1).crystal resonator—晶体谐振器(无源晶体)(2).crystal oscillator—晶体振荡器(有源晶振)---SPXO 普通有源晶体振荡器---VCXO电压控制晶体振荡器---TCXO 温度补偿晶体振荡器---VC-TCXO压控温补晶体振荡器(3).crystal filter—晶体滤波器(4).tuning fork x’tal (khz)-水晶振动子部分 KDS晶振图例:DT-14/DT-26/DT-38 DMX-26S DSX220G DSO321SR/221SR HC-49S/AT-49DSX321G/221 G SM-14J DSV531SV DSX530G/840GDSA/B321SDA晶振的名词术语:SMT :Surface Mount Technology 表面贴装技术SMD :Surface Mount Device 表面贴装元件OSC :Oscillator Crystal 晶体振荡器TCXO :Temperature Compensate X‘tal Oscillator 温度补偿晶体振荡器VC-TCXO :Voltage Controlled, Temperature Compensated Crystal Oscillator 压控温度补偿晶体振动器 VCXO :Voltage Control Oscillator 压控晶体振动器 DST410S/310S/210A DSX320G DSA/B321SCL HC-49SMD/SMD-49晶振的重要参数:1、标称频率F:晶体元件规范(或合同)指定的频率。

晶振的工作原理

晶振的工作原理

晶振的工作原理晶振是一种常见的电子元件,广泛应用于电子设备中。

它主要用于产生稳定的时钟信号,为电子设备的正常运行提供精确的时间基准。

本文将详细介绍晶振的工作原理。

一、晶振的结构晶振由晶体谐振器和驱动电路组成。

晶体谐振器是晶振的核心部件,其主要由晶体片、电极和封装壳体组成。

晶体片通常由石英晶体材料制成,具有高稳定性和精确的谐振频率。

二、晶振的工作原理晶振的工作原理基于晶体的压电效应。

当外加电场作用于晶体时,晶体会发生形变,产生机械振动。

而当晶体处于谐振频率附近时,机械振动会引起晶体内部电荷的积累和释放,从而产生电压信号。

晶振的驱动电路通过提供适当的电压和电流,使晶体谐振器处于谐振频率附近,从而产生稳定的振荡信号。

驱动电路通常由晶振振荡器、放大器和反馈电路组成。

晶振振荡器提供适当的激励信号,放大器放大振荡信号,反馈电路将一部分输出信号送回晶振振荡器,以维持振荡的稳定性。

三、晶振的特性1. 频率稳定性:晶振具有高度稳定的频率特性,通常在几个PPM(百万分之几)的范围内。

这使得晶振成为电子设备中精确计时的理想选择。

2. 温度特性:晶振的频率受温度影响较大。

在温度变化时,晶体的谐振频率会发生变化,因此晶振通常需要通过温度补偿电路来提高稳定性。

3. 启动时间:晶振的启动时间通常较短,只需几毫秒即可达到稳定的工作状态。

4. 功耗:晶振的功耗通常较低,这使得它适用于电池供电的设备。

四、应用领域晶振广泛应用于各种电子设备,包括计算机、通信设备、消费电子产品等。

它在这些设备中起着关键的作用,为设备提供准确的时钟信号,保证设备的正常运行。

在计算机领域,晶振被用于处理器、主板、内存等部件,确保它们以准确的速度进行工作。

在通信领域,晶振用于手机、无线路由器等设备,提供精确的时钟信号,保证通信的稳定性和可靠性。

在消费电子产品中,晶振被广泛应用于电视、音响、摄像机等设备,提供准确的时钟信号,保证设备的正常运行和功能的实现。

总结:晶振是电子设备中常见的元件,通过晶体的压电效应产生稳定的时钟信号。

晶振基础知识

晶振基础知识

4.晶振的应用 并联电路:
(a)串联共振振荡器 (b)并联共振振荡器 1):如何选择晶体? 对于一个高可靠性的系统设计,晶体的选择非常重要,尤其设计带有睡眠唤醒(往往用低电压以求低功 耗)的系统。这是因为低供电电压使提供给晶体的激励功率减少,造成晶体起振很慢或根本就不能起振 。这一现象在上电复位时并不特别明显,原因时上电时电路有足够的扰动,很容易建立振荡。在睡眠 唤醒时,电路的扰动要比上电时小得多,起振变得很不容易。在振荡回路中,晶体既不能过激励(容易 振到高次谐波上)也不能欠激励(不容易起振)。晶体的选择至少必须考虑:谐振频点,负载电容,激励 功率,温度特性,长期稳定性。 2):晶振驱动 电阻RS常用来防止晶振被过分驱动。过分驱动晶振会渐渐损耗减少晶振的接触电镀,这将引起频率的 上升。可用一台示波器检测OSC输出脚,如果检测一非常清晰的正弦波,且正弦波的上限值和下限值 都符合时钟输入需要,则晶振未被过分驱动;相反,如果正弦波形的波峰,波谷两端被削平,而使波 形成为方形,则晶振被过分驱动。这时就需要用电阻RS来防止晶振被过分驱动。判断电阻RS值大小的 最简单的方法就是串联一个5k或10k的微调电阻,从0开始慢慢调高,一直到正弦波不再被削平为止。 通过此办法就可以找到最接近的电阻RS值。
3).如何选择电容C1,C2? (1):因为每一种晶振都有各自的特性,所以最好按制造厂商所提供的数值选择外部元器件。 (2): 在许可范围内,C1,C2值越低越好。应该试用电容将他的振荡频率调到IC所需要的频率,越准确越好, C值偏大虽有利于振荡器的稳定,但将会增加起振时间。 (3):应使C2值大于C1值,这样可使上电时,加快晶振起振。
2.晶振的基本原理
2.1. 晶振的原理
石英晶体之所以可以作为谐振器,是由于它具有正(机械能→电能)、反(电能→机械能)压电效应。沿 石英晶片的电轴或机械轴施加压力,则在晶片的电轴两面三刀个表面产生正、负电荷,呈现出电压,其 大小与所加力产生的形变成正比;若施加张力,则产生反向电压,这种现象称为正电效应。当沿石英晶 片的电轴方向加电场,则晶片在电轴和机械轴方向将延伸或压缩,发生形变,这种现象称为反压电效应。 因此,在晶体两面三刀端加上交流电压时,晶片会随电压的变化产生机械振动,机械振动又会在晶片内 表面产生交变电荷。由于晶体是有弹性的固体,对于某一振动方式,有一个固有的机械谐振频率。当外 加交流电压等于晶片的固有机械谐振频率时,晶片的机械振动幅度最大,流过晶片的电流最大,产生了 共振现象。石英晶片的共振具有多谐性,即除可以基频共振外,还可以谐频共振,通常把利用晶片的基 频共振的谐振器,利用晶片谐频共振的谐振器称为泛音谐振器,一般能利用的是3、5、7之类的奇次泛音。 晶片的振动频率与厚度成反比,工作频率越高,要求晶片越薄(尺寸越大,频率越低),,这样的晶片 其机械强度就越差,加工越困难,而且容易振碎,因此在工作频率较高时常采用泛音晶体。一般地,在 工作频率小于20MHZ时采用基频晶体,在工作频率大于20MHZ时采用泛音晶体。

晶振的工作原理

晶振的工作原理

晶振的工作原理引言概述:晶振是电子设备中常见的一种元件,它在电子设备中起着非常重要的作用。

晶振的工作原理是什么呢?接下来我们将详细介绍晶振的工作原理。

一、晶振的基本结构1.1 晶振由晶体谐振器和振荡电路组成,晶体谐振器是晶振的核心部件。

1.2 晶体谐振器是由晶体片、电极和封装壳体组成的。

1.3 振荡电路由晶振管脚、电容器和电阻器等元件组成。

二、晶振的工作原理2.1 当晶振通电后,晶体片受到电场的作用会发生压电效应,产生机械振动。

2.2 晶体片振动时,会产生声波,声波通过振荡电路反馈到晶体片上,形成正反馈。

2.3 正反馈作用下,晶体片会以共振频率振动,产生稳定的振荡信号。

三、晶振的频率稳定性3.1 晶振的频率稳定性取决于晶体片的质量和振荡电路的稳定性。

3.2 晶振的频率受温度、电压等外部环境因素的影响较小。

3.3 晶振的频率稳定性对于电子设备的正常运行至关重要。

四、晶振的应用领域4.1 晶振广泛应用于计算机、通信设备、数字电子产品等领域。

4.2 晶振在时钟信号、同步信号等方面有着重要作用。

4.3 晶振的稳定性和精度直接影响到设备的性能和稳定性。

五、晶振的发展趋势5.1 随着科技的不断进步,晶振的频率稳定性和精度会不断提高。

5.2 晶振将会更加小型化、高集成化,以适应电子产品的发展需求。

5.3 晶振的应用范围将会继续扩大,成为电子设备中不可或者缺的重要元件。

总结:通过以上介绍,我们了解了晶振的基本结构、工作原理、频率稳定性、应用领域以及发展趋势。

晶振作为电子设备中的重要元件,其稳定性和精度对设备的性能起着至关重要的作用,未来随着科技的不断发展,晶振将会更加小型化、高集成化,应用范围也将不断扩大。

晶振的工作原理

晶振的工作原理

晶振的工作原理晶振(Crystal Oscillator)是一种基于晶体的电子元件,常用于电子设备中的时钟电路和频率稳定器。

晶振的工作原理是利用晶体的压电效应和谐振效应来产生稳定的振荡信号。

1. 晶体的压电效应晶体具有压电效应,即在晶体的两个相对平行的表面上施加压力时,会在晶体内部产生电荷分布的不均匀,从而产生电势差。

这种压电效应是由于晶体的晶格结构对压力的敏感性导致的。

2. 晶体的谐振效应晶体具有谐振效应,即当外加电场频率等于晶体的固有频率时,晶体会发生共振现象,产生较大的振荡幅度。

这是因为晶体的晶格结构对外加电场的频率具有选择性响应。

基于以上两个原理,晶振的工作可以描述如下:1. 晶振电路的组成晶振电路主要由晶体、电容和放大器组成。

晶体作为振荡元件,电容用于调节振荡频率,放大器用于放大振荡信号。

2. 晶振的工作过程首先,电源提供直流电压给晶振电路。

晶振电路中的放大器将直流电压转换为交流信号,并输入到晶体上。

晶体受到电场的作用,根据压电效应产生电势差,并通过电容调节后反馈给放大器。

当输入信号的频率等于晶体的固有频率时,晶体发生谐振现象,产生稳定的振荡信号。

这个振荡信号经过放大器放大后,输出到外部电路中。

3. 晶振的稳定性晶振具有较高的频率稳定性,这是由于晶体的固有频率非常稳定。

晶体的固有频率主要取决于晶体的物理结构和材料特性,而这些因素在制造过程中可以严格控制,从而保证了晶振的频率稳定性。

4. 晶振的应用晶振广泛应用于各种电子设备中,如计算机、手机、通信设备等。

它们在时钟电路中用于提供稳定的时钟信号,使设备能够按照预定的频率和时间进行工作。

此外,晶振还可以用作频率稳定器,用于调整和控制电子设备中的频率。

总结:晶振是一种基于晶体的电子元件,利用晶体的压电效应和谐振效应来产生稳定的振荡信号。

晶振电路由晶体、电容和放大器组成,工作过程中,晶体受到电场的作用产生电势差,并通过电容反馈给放大器,当输入信号的频率等于晶体的固有频率时,晶体发生谐振现象,产生稳定的振荡信号。

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晶振的基本原理及特性晶振的基本原理及特性晶振一般采用如图1a的电容三端式(考毕兹) 交流等效振荡电路;实际的晶振交流等效电路如图1b,其中Cv是用来调节振荡频率,一般用变容二极管加上不同的反偏电压来实现,这也是压控作用的机理;把晶体的等效电路代替晶体后如图1c。

其中Co,C1,L1,RR是晶体的等效电路。

分析整个振荡槽路可知,利用Cv来改变频率是有限的:决定振荡频率的整个槽路电容C=Cbe,Cce,Cv三个电容串联后和Co并联再和C1串联。

可以看出:C1越小,Co越大,Cv变化时对整个槽路电容的作用就越小。

因而能“压控”的频率范围也越小。

实际上,由于C1很小(1E-15量级),Co不能忽略(1E-12量级,几PF)。

所以,Cv变大时,降低槽路频率的作用越来越小,Cv变小时,升高槽路频率的作用却越来越大。

这一方面引起压控特性的非线性,压控范围越大,非线性就越厉害;另一方面,分给振荡的反馈电压(Cbe上的电压)却越来越小,最后导致停振。

采用泛音次数越高的晶振,其等效电容C1就越小;因此频率的变化范围也就越小。

晶振的指标总频差:在规定的时间内,由于规定的工作和非工作参数全部组合而引起的晶体振荡器频率与给定标称频率的最大偏差。

说明:总频差包括频率温度稳定度、频率老化率造成的偏差、频率电压特性和频率负载特性等共同造成的最大频差。

一般只在对短期频率稳定度关心,而对其他频率稳定度指标不严格要求的场合采用。

例如:精密制导雷达。

频率稳定度:任何晶振,频率不稳定是绝对的,程度不同而已。

一个晶振的输出频率随时间变化的曲线如图2。

图中表现出频率不稳定的三种因素:老化、飘移和短稳。

图2 晶振输出频率随时间变化的示意图曲线1是用0.1秒测量一次的情况,表现了晶振的短稳;曲线3是用100秒测量一次的情况,表现了晶振的漂移;曲线4 是用1天一次测量的情况。

表现了晶振的老化。

频率温度稳定度:在标称电源和负载下,工作在规定温度范围内的不带隐含基准温度或带隐含基准温度的最大允许频偏。

ft=±(fmax-fmin)/(fmax+fmin)ftref =±MAX[|(fmax-fref)/fref|,|(fmin-fref)/fref|] ft:频率温度稳定度(不带隐含基准温度)ftref:频率温度稳定度(带隐含基准温度)fmax :规定温度范围内测得的最高频率fmin:规定温度范围内测得的最低频率fref:规定基准温度测得的频率说明:采用ftref指标的晶体振荡器其生产难度要高于采用ft 指标的晶体振荡器,故ftref指标的晶体振荡器售价较高。

开机特性(频率稳定预热时间):指开机后一段时间(如5分钟)的频率到开机后另一段时间(如1小时)的频率的变化率。

表示了晶振达到稳定的速度。

这指标对经常开关的仪器如频率计等很有用。

说明:在多数应用中,晶体振荡器是长期加电的,然而在某些应用中晶体振荡器需要频繁的开机和关机,这时频率稳定预热时间指标需要被考虑到(尤其是对于在苛刻环境中使用的军用通讯电台,当要求频率温度稳定度≤±0.3ppm(-45℃~85℃),采用OCXO作为本振,频率稳定预热时间将不少于5分钟,而采用MCXO只需要十几秒钟)。

频率老化率:在恒定的环境条件下测量振荡器频率时,振荡器频率和时间之间的关系。

这种长期频率漂移是由晶体元件和振荡器电路元件的缓慢变化造成的,因此,其频率偏移的速率叫老化率,可用规定时限后的最大变化率(如±10ppb/天,加电72小时后),或规定的时限内最大的总频率变化(如:±1ppm/(第一年)和±5ppm/(十年))来表示。

晶体老化是因为在生产晶体的时候存在应力、污染物、残留气体、结构工艺缺陷等问题。

应力要经过一段时间的变化才能稳定,一种叫“应力补偿”的晶体切割方法(SC切割法)使晶体有较好的特性。

污染物和残留气体的分子会沉积在晶体片上或使晶体电极氧化,振荡频率越高,所用的晶体片就越薄,这种影响就越厉害。

这种影响要经过一段较长的时间才能逐渐稳定,而且这种稳定随着温度或工作状态的变化会有反复——使污染物在晶体表面再度集中或分散。

因此,频率低的晶振比频率高的晶振、工作时间长的晶振比工作时间短的晶振、连续工作的晶振比断续工作的晶振的老化率要好。

说明:TCXO的频率老化率为:±0.2ppm~±2ppm(第一年)和±1ppm~±5ppm(十年)(除特殊情况,TCXO很少采用每天频率老化率的指标,因为即使在实验室的条件下,温度变化引起的频率变化也将大大超过温度补偿晶体振荡器每天的频率老化,因此这个指标失去了实际的意义)。

OCXO 的频率老化率为:±0.5ppb~±10ppb/天(加电72小时后),±30ppb~±2ppm(第一年),±0.3ppm~±3ppm(十年)。

短稳:短期稳定度,观察的时间为1毫秒、10毫秒、100毫秒、1秒、10秒。

晶振的输出频率受到内部电路的影响(晶体的Q值、元器件的噪音、电路的稳定性、工作状态等)而产生频谱很宽的不稳定。

测量一连串的频率值后,用阿伦方程计算。

相位噪音也同样可以反映短稳的情况(要有专用仪器测量)。

重现性:定义:晶振经长时间工作稳定后关机,停机一段时间t1(如24小时),开机一段时间t2(如4小时),测得频率f1,再停机同一段时间t1,再开机同一段时间t2,测得频率f2。

重现性=(f2-f1)/f2。

频率压控范围:将频率控制电压从基准电压调到规定的终点电压,晶体振荡器频率的最小峰值改变量。

说明:基准电压为+2.5V,规定终点电压为+0.5V和+4.5V,压控晶体振荡器在+0.5V频率控制电压时频率改变量为-2ppm,在+4.5V频率控制电压时频率改变量为+2.1ppm,则VCXO电压控制频率压控范围表示为:≥±2ppm(2.5V±2V),斜率为正,线性为+2.4%。

压控频率响应范围:当调制频率变化时,峰值频偏与调制频率之间的关系。

通常用规定的调制频率比规定的调制基准频率低若干dB表示。

说明:VCXO频率压控范围频率响应为0~10kHz。

频率压控线性:与理想(直线)函数相比的输出频率-输入控制电压传输特性的一种量度,它以百分数表示整个范围频偏的可容许非线性度。

说明:典型的VCXO频率压控线性为:≤±10%,≤±20%。

简单的VCXO频率压控线性计算方法为(当频率压控极性为正极性时):频率压控线性=±((fmax-fmin)/ f0)×100%fmax:VCXO在最大压控电压时的输出频率fmin:VCXO在最小压控电压时的输出频率f0:压控中心电压频率单边带相位噪声£(f):偏离载波f处,一个相位调制边带的功率密度与载波功率之比。

输出波形:从大类来说,输出波形可以分为方波和正弦波两类。

方波主要用于数字通信系统时钟上,对方波主要有输出电平、占空比、上升/下降时间、驱动能力等几个指标要求。

随着科学技术的迅猛发展,通信、雷达和高速数传等类似系统中,需要高质量的信号源作为日趋复杂的基带信息的载波。

因为一个带有寄生调幅及调相的载波信号(不干净的信号)被载有信息的基带信号调制后,这些理想状态下不应存在的频谱成份(载波中的寄生调制)会导致所传输的信号质量及数传误码率明显变坏。

所以作为所传输信号的载体,载波信号的干净程度(频谱纯度)对通信质量有着直接的影响。

对于正弦波,通常需要提供例如谐波、噪声和输出功率等指标。

晶振的分类根据晶振的功能和实现技术的不同,可以将晶振分为以下四类:1) 恒温晶体振荡器(以下简称OCXO)这类型晶振对温度稳定性的解决方案采用了恒温槽技术,将晶体置于恒温槽内,通过设置恒温工作点,使槽体保持恒温状态,在一定范围内不受外界温度影响,达到稳定输出频率的效果。

这类晶振主要用于各种类型的通信设备,包括交换机、SDH传输设备、移动通信直放机、GPS接收机、电台、数字电视及军工设备等领域。

根据用户需要,该类型晶振可以带压控引脚。

OCXO的工作原理如下图3所示:图3恒温晶体振荡器原理框图OCXO的主要优点是,由于采用了恒温槽技术,频率温度特性在所有类型晶振中是最好的,由于电路设计精密,其短稳和相位噪声都较好。

主要缺点是功耗大、体积大,需要5分钟左右的加热时间才能正常工作等。

我公司生产的此类晶振的典型指标如下:2) 温度补偿晶体振荡器(以下简称TCXO)。

其对温度稳定性的解决方案采用了一些温度补偿手段,主要原理是通过感应环境温度,将温度信息做适当变换后控制晶振的输出频率,达到稳定输出频率的效果。

传统的TCXO是采用模拟器件进行补偿,随着补偿技术的发展,很多数字化补偿大TCXO开始出现,这种数字化补偿的TCXO又叫DTCXO,用单片机进行补偿时我们称之为MCXO,由于采用了数字化技术,这一类型的晶振再温度特性上达到了很高的精度,并且能够适应更宽的工作温度范围,主要应用于军工领域和使用环境恶劣的场合。

在广大研发人员的共同努力下,我公司自主开发出了高精度的MCXO,其设计原理和在世界范围都是领先的,配以高度自动化的生产测试系统,其月产可以达到5000只,其设计原理如图4。

图4 MCXO数字温补晶振原理框图这类型晶振的典型的应用指标如下:3) 普通晶体振荡器(SPXO)。

这是一种简单的晶体振荡器,通常称为钟振,其工作原理为图3中去除“压控”、“温度补偿”和“AGC”部分,完全是由晶体的自由振荡完成。

这类晶振主要应用于稳定度要求不高的场合。

4) 压控晶体振荡器(VCXO)。

这是根据晶振是否带压控功能来分类,带压控输入引脚的一类晶振叫VCXO,以上三种类型的晶振都可以带压控端口。

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