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选择晶振时需要考虑的五个关键点
时间: 2018-08-23 13:42 浏览次数:
设计中,大多数 电子 系统需要某种振荡器作为其关键功能块。 一些典型的用途包括:用于同步操作的数字系统中的时钟;用于接收器或发射器的稳定RF信号;用于精确测量的精确频率
      设计中,大多数电子系统需要某种振荡器作为其关键功能块。 一些典型的用途包括:用于同步操作的数字系统中的时钟;用于接收器或发射器的稳定RF信号;用于精确测量的精确频率参考;或用于精确计时的实时时钟。系统规范以及要求振荡器所起的作用将决定晶振的大多数参数。
  任何振荡器中的关键部件都是谐振器,它将控制频率并确定可以实现哪种水平的稳定性。
  尽管采用LC或RC谐振器实现的简单振荡器可满足一些应用的要求,但是添加石英晶体将可大幅地将器件的频率稳定性提高好几个数量级,且通常所需的成本很小。
  1、输出频率
  任何振荡器最基本的属性都是它生成的频率。根据定义,振荡器是接受输入电压(通常为直流电压)并在某一频率下产生重复交流输出的器件。所需的频率由系统类型和如何使用该振荡器所决定。
  一些应用需要kHz范围内的低频晶体。一个常见的例子是32.768 kHz手(钟)表晶体。 但是大多数当前的应用需要更高频率的晶体,范围从小于10MHz到大于100MHz。
  2、频率稳定性和温度范围
  所需的频率稳定性由系统要求确定。振荡器的稳定性可简单地表述为:由于某些原因引起的频率变化除以中心频率。
      3、输入电压和功率
  任何类型的晶振通常都可以被设计为利用系统中已有的DC输入电源电压来操作。 在数字系统中,通常希望使用与振荡器将驱动的系统中的逻辑器件所使用的电压相匹配的电压来驱动晶振,以便逻辑电平是直接兼容的。+3.3V或+5V是这些数字单元的典型输入。具有较高功率输出的其它器件可以使用较高电压,例如+12V或+15V。另一个考虑因素是为器件供电所需的电流量。XO或TCXO可能只需要几mA,因此在低电压系统中,其功耗可以小于0.01W。另一方面,在上电时,一些OCXO可以需要5W或6W。
  4、输出波形
  然后要选择输出波形以匹配振荡器将在系统中驱动的负载。最常见的输出之一是CMOS——以驱动逻辑电平输入。CMOS输出将是在地电位和系统的Vdd轨之间摆动的方波。对于高于约100MHz的较高频率,通常使用差分方波。这些振荡器具有两个180°异相的输出、具有快速上升和下降时间以及非常小的抖动。最通用的类型是LVPECL和LVDS。如果振荡器用于驱动RF组件、如混频器或其它具有50Ω输入阻抗的器件,则通常会指定某个功率级别的正弦波输出。产生的输出功率通常在0dBm到+13dBm(1mW到20mW)之间,尽管如果需要可以输出更高功率。
  5、封装尺寸和外形
  基于振荡器类型和规格,对晶振封装的要求将大相径庭。简单的时钟振荡器和一些TCXO可以装在小到1.2×2.5mm2的封装中;而一些OCXO可以大到50×50mm2,对某些特定设计,甚至可更大。虽然一些通孔封装如双列直插式4或14引脚类型仍然用于较大的部件(如OCXO或专用TCXO),但大多数当前设计使用表贴封装。这些表贴配置可以是密封的陶瓷封装,或基于FR-4的、具有用于I/O的建构的组件。
  如上所述,当选定晶振时,有许多不同的选择要考虑。然而,通过检查使用晶振的系统,最方便的选择将变得显而易见;例如可用于为晶振供电的输入电压以及振荡器的输出将驱动的器件的类型等因素。还必须考虑应用的其它约束条件,例如物理尺寸和操作环境。除了这些基本参数之外,针对特定应用,还有许多其它规范要予以考量。但当将这些因素通盘考虑后,很可能会找到一款满足系统要求的晶振

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