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石英晶振選型應(yīng)該考慮的十大因素
石英晶振在電路中猶如心臟般的存在,提供型號(hào)頻率信號(hào),因此在選擇使用晶振時(shí)要考慮的事項(xiàng)很多,為了在產(chǎn)品中使用獲得最大工作效益,石英晶振選型應(yīng)該考慮的十大因素,大家應(yīng)該好好看看.
1、工作頻率
晶振的頻率范圍一般在1到70MHz之間.但也有諸如通用的32.768K鐘表晶體那樣的特殊低頻晶體. 晶體的物理厚度限制其頻率上限. 歸功于類似反 向臺(tái)面(inverted Mesa)等制造技術(shù)的發(fā)展,晶體的頻率上限已從前些年的30MHz提升到200MHz.工作頻率一般按工作溫度25°C時(shí)給出. 可利用泛頻晶體實(shí)現(xiàn)200MHz以上輸出頻率的更高頻率晶振.另外,帶內(nèi)置PLL 頻率倍增器的晶振可提供1GHz以上的頻率.當(dāng)需要UHF和微波頻率時(shí),聲表波(SAW)振蕩器是種選擇.
2、封裝
晶振有許多種封裝形態(tài).過去,最常用的是金屬殼封裝,但現(xiàn)在,它已被更新的表貼(SMD晶振)封裝取代.命名為HC-45、HC-49、HC-50或HC- 51的金屬封裝一般采用的是標(biāo)準(zhǔn)的DIP 通孔管腳. 而常見的SMD 封裝大小是5×7mm. 源于蜂窩手機(jī)制造商的要求,SMD封裝的趨勢是越做越薄.
3、頻率穩(wěn)定性
該指標(biāo)量度在一個(gè)特定溫度范圍(如：0°C到 70°C 以及-40°C到 85°C)內(nèi),實(shí)際頻率與標(biāo)稱頻率的背離程度.穩(wěn)定性也以ppm給出,根據(jù)晶振種類的不同,該指標(biāo)從10到 1000ppm變化很大(圖 2).
4、頻率的精度
頻率精度：1PPM=1/1,000,000 頻率精度也稱頻率容限,該指標(biāo)度量石英晶振,有源晶振實(shí)際頻率于應(yīng)用要求頻率值間的接近程度.其常用的表度方法是于特定頻率相比的偏移百分比或百萬分之幾(ppm).例如,對一款精度±100ppm的 10MHz晶振來說,其實(shí)際頻率在10MHz±1000Hz之間.(100/1,000,000)×10,000,000=1000Hz它與下式意義相同：1000/10,000,000=0.0001=10-4或0.01%.典型的頻率精度范圍在1到 1000ppm,以最初的25°C 給出.精度很高的晶振以十億分之幾(ppb)給出.
5、 老化
老化指的是頻率隨時(shí)間長期流逝而產(chǎn)生的變化,一般以周、月或年計(jì)算.它于溫度、電壓及其它條件無關(guān).在石英晶振上電使用的最初幾周內(nèi), 將發(fā)生主要的頻率改變.該值可在5到10ppm 間.在最初這段時(shí)間后, 老化引起的頻率變化速率將趨緩至幾ppm.
6、工作電壓
許多晶振工作在5V直流.但新產(chǎn)品可工作在1.8、2.5和 3.3V.
7、輸出
有提供不同種類輸出信號(hào)的晶振.輸出大多是脈沖或邏輯電平,但也有正弦波和嵌位正弦波輸出. 一些常見的數(shù)字輸出包括：TTL、HCMOS、ECL、PECL、CML 和LVDS.許多數(shù)字輸出的占空比是40%/60%,但有些型號(hào)可實(shí)現(xiàn)45%/55%的輸出占空比.一些型號(hào)還提供三態(tài)輸出.一般還以扇出數(shù)或容抗值(pF)的方式給出了最大負(fù)載.
8、啟動(dòng)時(shí)間
該規(guī)范度量的是系統(tǒng)上電后到輸出穩(wěn)定時(shí)所需的時(shí)間.在一些器件內(nèi),有一個(gè)控制晶振輸出開/閉的使能腳.
9、可調(diào)性(Pullability)
該指標(biāo)表度的是通過對一個(gè)壓控晶振(VCXO)施加一個(gè)外部控制電壓時(shí), 該電壓所能產(chǎn)生的頻率改變. 它表示的是最大可能的頻率變化, 通常用ppm表示. 同 時(shí)還給出控制電壓水平,且有時(shí)還提供以百分比表示的線性值.典型的直流控制電壓范圍在0到 5V.頻率變化與控制電壓間的線性關(guān)系可能是個(gè)問題.
10、相噪
在頻率很高或應(yīng)用要求超穩(wěn)頻率時(shí),相噪是個(gè)關(guān)鍵指標(biāo).它表度的是輸出頻率短時(shí)的隨機(jī)漂移.它也被稱為抖動(dòng),它產(chǎn)生某類相位或頻率調(diào)制.該指標(biāo)在頻率范圍內(nèi)用頻譜分析儀測量,一般用dBc/Hz表示相噪. 石英晶振,貼片晶振輸出的不帶相噪的正弦波被稱為載波,在頻譜分析儀上顯現(xiàn)為一條工作頻率上的垂直線.
相噪在載波之上和之下產(chǎn)生邊帶. 相噪幅度表示為邊帶功率幅值(Ps)與載波功率幅值(Pc)之比,以分貝表示： 相噪(dBc)=10log(Ps/Pc)相噪的測量以載波的10kHz或100kHz頻率增量計(jì)算, 但也用到低至10Hz或 100Hz的其它頻率增量.相噪度量一般規(guī)整為與1Hz相等的帶寬.取決于載波的頻率增量,典型的相噪值在-80到-160dBc 之間.
1、工作頻率
晶振的頻率范圍一般在1到70MHz之間.但也有諸如通用的32.768K鐘表晶體那樣的特殊低頻晶體. 晶體的物理厚度限制其頻率上限. 歸功于類似反 向臺(tái)面(inverted Mesa)等制造技術(shù)的發(fā)展,晶體的頻率上限已從前些年的30MHz提升到200MHz.工作頻率一般按工作溫度25°C時(shí)給出. 可利用泛頻晶體實(shí)現(xiàn)200MHz以上輸出頻率的更高頻率晶振.另外,帶內(nèi)置PLL 頻率倍增器的晶振可提供1GHz以上的頻率.當(dāng)需要UHF和微波頻率時(shí),聲表波(SAW)振蕩器是種選擇.
2、封裝
晶振有許多種封裝形態(tài).過去,最常用的是金屬殼封裝,但現(xiàn)在,它已被更新的表貼(SMD晶振)封裝取代.命名為HC-45、HC-49、HC-50或HC- 51的金屬封裝一般采用的是標(biāo)準(zhǔn)的DIP 通孔管腳. 而常見的SMD 封裝大小是5×7mm. 源于蜂窩手機(jī)制造商的要求,SMD封裝的趨勢是越做越薄.
3、頻率穩(wěn)定性
該指標(biāo)量度在一個(gè)特定溫度范圍(如：0°C到 70°C 以及-40°C到 85°C)內(nèi),實(shí)際頻率與標(biāo)稱頻率的背離程度.穩(wěn)定性也以ppm給出,根據(jù)晶振種類的不同,該指標(biāo)從10到 1000ppm變化很大(圖 2).
4、頻率的精度
頻率精度：1PPM=1/1,000,000 頻率精度也稱頻率容限,該指標(biāo)度量石英晶振,有源晶振實(shí)際頻率于應(yīng)用要求頻率值間的接近程度.其常用的表度方法是于特定頻率相比的偏移百分比或百萬分之幾(ppm).例如,對一款精度±100ppm的 10MHz晶振來說,其實(shí)際頻率在10MHz±1000Hz之間.(100/1,000,000)×10,000,000=1000Hz它與下式意義相同：1000/10,000,000=0.0001=10-4或0.01%.典型的頻率精度范圍在1到 1000ppm,以最初的25°C 給出.精度很高的晶振以十億分之幾(ppb)給出.
5、 老化
老化指的是頻率隨時(shí)間長期流逝而產(chǎn)生的變化,一般以周、月或年計(jì)算.它于溫度、電壓及其它條件無關(guān).在石英晶振上電使用的最初幾周內(nèi), 將發(fā)生主要的頻率改變.該值可在5到10ppm 間.在最初這段時(shí)間后, 老化引起的頻率變化速率將趨緩至幾ppm.
6、工作電壓
許多晶振工作在5V直流.但新產(chǎn)品可工作在1.8、2.5和 3.3V.
7、輸出
有提供不同種類輸出信號(hào)的晶振.輸出大多是脈沖或邏輯電平,但也有正弦波和嵌位正弦波輸出. 一些常見的數(shù)字輸出包括：TTL、HCMOS、ECL、PECL、CML 和LVDS.許多數(shù)字輸出的占空比是40%/60%,但有些型號(hào)可實(shí)現(xiàn)45%/55%的輸出占空比.一些型號(hào)還提供三態(tài)輸出.一般還以扇出數(shù)或容抗值(pF)的方式給出了最大負(fù)載.
8、啟動(dòng)時(shí)間
該規(guī)范度量的是系統(tǒng)上電后到輸出穩(wěn)定時(shí)所需的時(shí)間.在一些器件內(nèi),有一個(gè)控制晶振輸出開/閉的使能腳.
9、可調(diào)性(Pullability)
該指標(biāo)表度的是通過對一個(gè)壓控晶振(VCXO)施加一個(gè)外部控制電壓時(shí), 該電壓所能產(chǎn)生的頻率改變. 它表示的是最大可能的頻率變化, 通常用ppm表示. 同 時(shí)還給出控制電壓水平,且有時(shí)還提供以百分比表示的線性值.典型的直流控制電壓范圍在0到 5V.頻率變化與控制電壓間的線性關(guān)系可能是個(gè)問題.
10、相噪
在頻率很高或應(yīng)用要求超穩(wěn)頻率時(shí),相噪是個(gè)關(guān)鍵指標(biāo).它表度的是輸出頻率短時(shí)的隨機(jī)漂移.它也被稱為抖動(dòng),它產(chǎn)生某類相位或頻率調(diào)制.該指標(biāo)在頻率范圍內(nèi)用頻譜分析儀測量,一般用dBc/Hz表示相噪. 石英晶振,貼片晶振輸出的不帶相噪的正弦波被稱為載波,在頻譜分析儀上顯現(xiàn)為一條工作頻率上的垂直線.
相噪在載波之上和之下產(chǎn)生邊帶. 相噪幅度表示為邊帶功率幅值(Ps)與載波功率幅值(Pc)之比,以分貝表示： 相噪(dBc)=10log(Ps/Pc)相噪的測量以載波的10kHz或100kHz頻率增量計(jì)算, 但也用到低至10Hz或 100Hz的其它頻率增量.相噪度量一般規(guī)整為與1Hz相等的帶寬.取決于載波的頻率增量,典型的相噪值在-80到-160dBc 之間.
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