晶振PPM值是什么意思?怎样计算得出实际晶振PPM值?

晶振知识

晶振PPM值是什么意思?怎样计算得出实际晶振PPM值?

晶振是PCB电路设计中一个非常关键的电子频率元器件,因为晶振的工作性能直接决定着电路是否能够正常工作。

在晶振的各项电气参数中,若要根据重要程度排位的话,位于首位的则是它的PPM值,即频率精度。PPM值越小表明这颗晶振精度越高,电路板反应也就越精准。下图为我司晶振24MHZ测试数据,出货要求为±10 ppm,PPM实测标准设置为±9 ppm:

晶振PPM值是什么意思?怎样计算得出实际晶振PPM值?

那么,晶振实际PPM值会导致晶振频率偏差多少呢?

晶振PPM值计算方法:

例如,一只标称值10MHz、误差±20ppm、温度范围-20℃~+70℃的晶振,它的含义是在给定的温度范围内,这只晶振的频率误差范围是:±(10MHz × 20ppm)=±200Hz。也就是晶振的频率将在9.999800MHz至10.000200MHz之间。这里,PPM代表百万分之一,即1/1000000。

晶振PPM值是什么意思?怎样计算得出实际晶振PPM值?

同理,也可以反过来根据实测输出频率计算出当前晶振的PPM值。

在实际电路应用中,我们需要测量出晶振的实际输出频率与标称频率之间到底相差有多少,如果实测频率已经严重超出工差范围,我们就需要考虑通过调整外接电容值的大小来对晶振频率进行微调或选择更高精度的晶振,否则频率超差可能会引起芯片工作不良现象发生。

拓展阅读:高性能晶振

高性能晶振并不是指某一种特定的晶振,而是对频率稳定度、相位噪声、老化率等关键指标远超普通工业级或消费级晶振的产品的统称。它们通常用于对时序精度要求极为严苛的场景。

主要包含以下几个核心特征和类型:

高精度与高稳性:核心指标是频率稳定度,通常在 ±0.1ppm 至 ±0.001ppm 级别(普通晶振为 ±20ppm 至 ±50ppm)。这表示其频率受温度、时间等因素影响极小。

低相位噪声:相位噪声是衡量信号短期稳定性的指标,高性能晶振的相噪极低,能提供更“纯净”的时钟信号,对通信系统至关重要。

主要类型:在要求高的地方,通常指以下两种:

温补晶振:通过内置电路补偿温度变化,在宽温度范围内实现较高稳定度,且无需预热。

恒温晶振:将晶体置于恒温槽内,通过加热维持温度恒定,以达到顶级的频率稳定度。但功耗较高,且开机需预热。

核心应用:主要用于通信基站(5G)、测试仪器(如频率计)、导航设备(GPS/北斗)、航空航天、雷达等对时间和频率有苛刻要求的领域。

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