帶你了解常用晶振的技術(shù)指標(biāo)

作者： 揚(yáng)興晶振 日期：2021-07-23 瀏覽量：

  1、基準(zhǔn)頻率：

  晶振在完全理想條件下的振蕩頻率。

  2、工作電壓：

  晶振的工作需要外部提供一定的電源電壓，晶振輸出的時(shí)鐘信號(hào)上的噪聲與電源再說(shuō)緊密相關(guān)，因此在晶振器件資料上，對(duì)電源的質(zhì)量有一定的要求。

  3、輸出電平：

  晶振與晶體相比，最為突出的一點(diǎn)就是只要上電，就直接輸出時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘信號(hào)的電平也多種多樣，支持的電平主要包括：TTL、CMOS、HCMOS、LVCOMS、LVPECL、LVDS等。在選型中，應(yīng)根據(jù)所需時(shí)鐘電平的種類選擇相應(yīng)的晶振。

  4、工作溫度范圍：

  根據(jù)環(huán)境溫度要求的不同，應(yīng)選擇對(duì)應(yīng)的工作溫度范圍。

  5、頻率精度：

  對(duì)應(yīng)不同的工作溫度范圍，可選擇不同的頻率精度。以±15ppm、-20~70℃為例，其含義是，在-20~70℃溫度范圍內(nèi)，該晶振輸出頻率相對(duì)基準(zhǔn)頻率的偏差不會(huì)超過(guò)15ppm。該參數(shù)是晶振的重要參數(shù)，包含了由于溫度變化、電源電壓波動(dòng)、負(fù)載變化等因素引起的頻率偏差。

  6、老化度：

  在恒定的外接條件下測(cè)量晶振頻率，頻率精度與時(shí)間之間的關(guān)系。

  7、啟動(dòng)時(shí)間：

  從上電到晶振輸出頻率的偏差達(dá)到規(guī)定的頻率精度所需要的時(shí)間。

  8、時(shí)鐘抖動(dòng)(Jitter)：

  周期抖動(dòng)(JPER)是實(shí)測(cè)周期與理想周期之間的時(shí)間差。由于具有隨機(jī)分布的特點(diǎn)，可以用峰-峰值或均方根(RMS)描述。首先定義門限VTH的時(shí)鐘上升沿位于時(shí)域的TPER(n)，其中n是一個(gè)時(shí)域系統(tǒng)，如圖所示。JPER表示為：

  其中T0是理想時(shí)鐘周期。由于時(shí)鐘頻率固定，隨機(jī)抖動(dòng)JPER的均值應(yīng)該為零，JPER的RMS可表示為：

  下圖是周期抖動(dòng)測(cè)量

  利用示波器的邊沿觸發(fā)和余輝功能，可以粗略的測(cè)量信號(hào)的抖動(dòng)。使用該方法的測(cè)量并不具有實(shí)際意義。(1)隨著測(cè)量時(shí)間的增加，測(cè)得的抖動(dòng)值將不斷增加，即利用這種測(cè)量方法，無(wú)法得到確定的抖動(dòng)值;(2)即使能得到確定的抖動(dòng)值，這樣的值對(duì)電路設(shè)計(jì)也沒(méi)有任何指導(dǎo)意義，只能粗略判斷所使用的晶振的抖動(dòng)情況。

  9、相位噪聲：

  在頻域上，數(shù)據(jù)偏移量用相位噪聲來(lái)定義。對(duì)于頻率為f0的時(shí)鐘信號(hào)而言，如果信號(hào)上不含抖動(dòng)，則信號(hào)的所有功率應(yīng)集中在頻率點(diǎn)f0處，由于任何信號(hào)都存在抖動(dòng)，這些抖動(dòng)有些是隨機(jī)的，有些是確定的，分布于相當(dāng)廣的頻帶上，因此抖動(dòng)的出現(xiàn)將使信號(hào)功率被擴(kuò)展到這些頻帶上。信號(hào)的相位噪聲，就是信號(hào)在某一特定頻率處的功率分量，將這些分量連接成的曲線就是相位噪聲曲線。相位噪聲通常定義為在某一給定偏移處的dBc/Hz值，其中dBc是以dB為單位的該功率處功率與總功率的比值。如一個(gè)振蕩器在某一偏移頻率處的相位噪聲定義為在該頻率處1Hz帶寬內(nèi)的信號(hào)功率與信號(hào)總功率的比值，即在fm頻率處1Hz范圍內(nèi)的面積與整個(gè)噪聲頻率下的所有面積之比。

  信號(hào)相位噪聲曲線圖

  從相位噪聲曲線圖可知，絕大多數(shù)抖動(dòng)都集中在頻率f0附近，距離f0越遠(yuǎn)的頻段，抖動(dòng)能量越小。

  以下面的例子為例，說(shuō)明對(duì)時(shí)鐘輸入的要求：

  RMS JPER(12kHz~20MHz)：0.5ps

  相位噪聲(10~100kHz)：-120dBc/Hz

  這實(shí)際上是兩個(gè)要求，一個(gè)是要求在頻段12kHz~20MHz內(nèi)，均方根抖動(dòng)不能大于0.5ps;另一方面要求在頻段10~100kHz內(nèi)，任何頻點(diǎn)處的功率譜密度都不能超過(guò)-120dBc/Hz。

推薦閱讀

• 如何用萬(wàn)用表判斷晶振的好壞
  晶體振蕩器
• 晶振怎么測(cè)量好壞
  晶振
• YXC揚(yáng)興科技 | 知識(shí)科普：一文看懂有源晶振和無(wú)源晶振的區(qū)別
  晶體振蕩器
• 數(shù)字音頻丨高品質(zhì)晶振應(yīng)用選型篇
  每一個(gè)懂得品味人生的人，都知道如何與音樂(lè)共處。音樂(lè)就是如此重要，音響也成為生活的必備品，隨著生活品質(zhì)的提升，人們對(duì)音質(zhì)的要求越來(lái)越高，高端音響大多數(shù)都帶有數(shù)字電路，其中數(shù)字音頻處理器模塊用到的晶振精度越高，音效會(huì)越好，高品質(zhì)晶振可降低本身帶來(lái)的噪聲，對(duì)音頻處理器。