晶体振荡器知识介绍与应用说明

应用指南

晶体振荡器知识介绍与应用说明

一、晶体振荡器分类

晶体振荡器是由高Q值石英谐振器与阻容元件、半导体器件或专用ASIiC组装而成,加电后即有稳定的讯号输出。这种振荡器大致可分一般精度、中精度和高精度三种,分别对应于普通晶体振荡器、温补晶体振荡器和恒温晶体振荡器。

常用的晶体振荡器的缩写:

XO……… 晶体振荡器

VCXO…….. 压控晶体振荡器

TCXO…..·.温度补偿晶体振荡器

OCXO……..恒温控制晶体振荡器

一般精度的普通晶体振荡器,没有能够降低晶体频率温度特性的器件,频率稳定度可达10^4~10^5。特点是体积小,重量轻,频率范围可达100kHz~200MHz。

中精度的温补晶体振荡器,采用温度补偿技术,来自温度传感器的输出信号被用来产生校正电压,加在晶体网络中的变容二极管上。电抗的变化用以补偿晶体的频率温度特性。模拟的TCXO在晶体的频率随温度变化的范围内能够提供大概20倍的改善,频率稳定度可达10^6~10^7左右。体积适中,频率范围为1MHz~150MHz。

高精度的恒温晶体振荡器,采用恒温控制技术,晶体和其他温度敏感元件均装在稳定的恒温槽中,而恒温槽被调整到频率随温度的变化斜率为零的温度上。恒温晶体振荡器能够在晶体频率随温度变化的范围内提供1000倍以上的改善,频率稳定度达10^8以上,体积较大,频率大多在5MHz~10MHz左右。

另外,为了实现低相位噪声,采用高Q值晶体和低噪声设计技术的晶体振荡器,称为低相噪晶体振荡器;为了在振动环境下实现低相位噪声,采用低g灵敏度晶体和特殊减振技术的晶体振荡器,称为抗振晶体振荡器。频率范围覆盖5MHz~150MHz。

二、晶体振荡器核心技术参数

1) 标称频率:技术条件中所指定的频率。

2) 频率准确度:在规定条件下,基准温度的工作频率相对于标称频率的最大偏离值。

3)频率电源稳定度:在规定条件下,电源电压允许波动范围内的工作频率相对于标称电源电压下的工作频率的最大偏离值。

4)频率负载稳定度:在规定条件下,负载允许波动范围内的工作频率相对于标称负载下的工作频率的最大偏离值

5)频率老化:在规定条件下,加电一段时间后(例如30天、1年或10年)的工作频率相对于初始加电状态下工作频率的最大偏离值或理论预测值。

6)相位噪声:频率源稳定性的频域表征。为了直观且又测量方便,通用的是相对单边带相位噪声谱密度。

7)阿伦方差:频率源稳定性的时域表征。考虑到实际测量的可能性和测量方差的收敛性,在时域中采用阿伦方差来表征频率源的频率稳定性。

下面是两个容易弄混的概念:

1、 频率准确度与频率稳定度

频率准确度描述的是晶体振荡器频率的精确性,准确度越高,与标称频率的差距越小。

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频率稳定度描述的是在外部温度、电源、负载、振动、辐照等环境变动情况下,频率的波动性。

2、频率老化、阿伦方差与相位噪声

频率老化表征的是晶体振荡器频率的长期特性,一般为1天、1年或10年;阿伦方差与相位噪声分别从时域和频域的角度来表征晶体振荡器频率的短期特性,且两者可以等效转换,一般为1ms、1s或10s。

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三、晶振产品使用说明及注意事项

1、 要求在防静电环境中安装产品(有IC电路的对此项作要求)。接触产品时手指要戴手指套,避免汗渍侵蚀产品表面及影响焊接质量。

2、 注意引脚不能接错,否则会造成烧毁。

3、 电源电压不能超出额定值的10%。

4、 注意轻拿轻放,避免高位跌落或碰撞等引起的产品失效。

5、 焊接温度280°C,不超过10秒;SMD振荡器焊接温度260°C,不超过10秒。

6、 不要超负载使用。

7、 产品使用时需加电源滤波电容。

四、晶体振荡器输出及推荐应用电路

1、 正弦波(SINEWAVE)输出( 负载=50Ω)射频系统及方波(CMOS)输出(负载=15pF)输出应用电路图。

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2、 LVDS输出应用电路

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3、 PECL输出用用电路

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在产品使用过程中, 需引入0.1uF~1uF陶瓷滤波电容;如果选购低相噪晶振,在陶瓷滤波电容旁并联1~10uF钽电容,性能更稳定。电容应并联在器件的两端(电源端和地端),并尽量靠近电源端。

另外,晶体振荡器产品推荐使用线性电源供电,不建议采用开关电源供电。

五、产品的测试与贮存

1、 测试晶体谐振器、晶体振荡器和晶体滤波器产品时,双手应戴好手指套(中指、食指和拇指);测试晶体振荡器产品时,双手应戴防静电手套并要采取防静电措施。

2、产品应贮存在温度为-10~+40°C,相对湿度不大于80%,周围环境无酸性、碱性及其它有害气体的库房中,应避免雨雪的直接淋袭、强烈的冲击和机械损伤。

电话:0755-23068369