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晶体振荡器在选择时需要注意的几点,你了解吗?

[导读]随着全球多样化的发展,我们的生活也在不断变化着,包括我们接触的各种各样的电子产品,那么你一定不知道这些产品的一些组成,比如晶体振荡器。关于晶体振荡器,其英文名称为quartz crystal oscillator,也就是我们经常称道的晶振,当然咯,也有将其称之为源晶振的。它能够产生中央处理器(CPU)执行指令所必须的时钟频率信号,CPU一切指令的执行都是建立在这个基础上的,时钟信号频率越高,通常CPU的运行速度也就越快。

随着全球多样化的发展,我们的生活也在不断变化着,包括我们接触的各种各样的电子产品,那么你一定不知道这些产品的一些组成,比如 晶体振荡器 。关于晶体振荡器,其英文名称为quartz crystal oscillator,也就是我们经常称道的晶振,当然咯,也有将其称之为源晶振的。它能够产生中央处理器(CPU)执行指令所必须的时钟频率信号,CPU一切指令的执行都是建立在这个基础上的,时钟信号频率越高,通常CPU的运行速度也就越快。

晶体振荡器被广泛应用到军、民用通信电台 , 微波通信设备 , 程控电话交换机 , 无线电综合测试仪 ,BP 机、移动电话发射台 , 高档频率计数器、 GPS 、卫星通信、遥控移动设备等。它有多种封装 , 特点是电气性能规范多种多样。它有好几种不同的类型:电压控制晶体振荡器 (VCXO) 、温度补偿晶体振荡器 (TCXO) 、恒温晶体振荡器 (OCXO), 以及数字补偿晶体振荡器 (MCXO 或 DTCXO), 每种类型都有自己的独特性能。如果您需要使您的设备即开即用 , 您就必须选用 VCXO 或温补晶振 , 如果要求稳定度在 0.5ppm 以上 , 则需选择数字温补晶振 (MCXO) 。模拟温补晶振适用于稳定度要求在 5ppm ~ 0.5ppm 之间的需求。 VCXO 只适合于稳定度要求在 5ppm 以下的产品。在不需要即开即用的环境下 , 如果需要信号稳定度超过 0.1ppm 的 , 可选用 OCXO 。

只要是包含 CPU 的电子产品,就至少包含一个时钟源。即使实际的振荡器电路在外面看不到,它也集成在芯片内部。它被称为电路系统的心脏。

2. 频率。客户根据产品要求选择合适的频率。频率是最重要的,频率不能随便换。经资格审查或专业测试合格后,方可进行谈判。如果实际电路要求的频率为 4.43MHZ ,在没有电源的情况下不要使用类似频率。

3. 晶振输出方式。选择晶振时,应考虑电路所需晶振的输出类型,一般分为电平输出和差分输出 ; 电平输出: CMOS 是最常用的输出类型,差分输出: LVPECL , LVDS 是常用的差分输出类型。不同输出类型之间无需切换,尤其是差分和普通晶振。

仿真问题:为振荡器绘制波特图

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但是,当我尝试在振荡器电路本身上使用波特图仪时,即使振荡器能正在工作并提供信号,也没有响应。波特图仪不会接受振荡器自身的振荡而将之作为电路激励。因此,我不得不想想别的办法(图2)。 ysZednc

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图2所示,我不得不添加V2和R4,将之作为外部激励,以此来说服波特图仪做它该做的事情。(将一个无生命的东西拟人化,是不是很有趣呢?) ysZednc

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谐振器【RESONATOR】

振荡器【OSCILLATOR】

晶体谐振器【QUARTZ CRYSTAL UNITS】【CRYSTAL】

石英晶体俗称水晶,成分SIO2,是重要的压电材料,其主要特征是其原子或分子有规律排列,反映在宏观上是外形的对称性。在电场的作用下,晶体内部产生应力 而形变,从而产生机械振动,获得特定的频率,利用它的这种逆压电效应特性来制造石英晶体谐振器。石英由于具备天然的高品质因子“Q”,这使得晶体能在整个 工作温度和电压范围内都保持很高的精确度和频率稳定性。

缺 点:晶体谐振器是有2个引脚的无极性元件,需要借助于时钟电路才能产生振荡信号,自身无法振荡起来。晶体谐振器相对于晶体振荡器而言其缺陷是信号质量较 差,通常需要精确匹配外围电路(提供的一些振荡器 用于信号匹配的电容、电感、电阻等),更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。

综述:陶瓷谐振器的典型初始精度在0.5%至0.1%范围内,老化或温度变化所致的漂移可能改变这一精度范围。廉价陶瓷谐振器的公差只有±1.1%,较高端 的汽车精度则分别为±0.25%和±0.3%。未来的应用在于汽车CAN(控制器局域网络)总线应用,工作温度为-40°C至+125°C。频率为200 KHZ至约1 GHZ的低成本陶瓷谐振器适用于对时序要求不严格的嵌入系统。陶瓷器件起动较快,一般体积小于石英器件。它们也更能承受冲击与振动。

晶体振荡器【CRYSTAL OSCILLATOR】

硅振荡器,这种完全集成的振荡元件是最简单的时钟源。这些器件可产生规定频率的方波,可直接送入单片机的时钟输入。硅振荡器并不依赖于机械共振特性来获得振 荡频率,而是基于一个内部的RC时间常数。这样的设计使硅器件对于外部机械作用不敏感。与传统振荡器不同的是,没有裸露在外的高阻抗节点,这样使硅振荡器 可以承受更大的湿度和EMI影响。硅振荡器不需要严格匹配的定时元件和线路板走线。

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2017-01-26 >

选择晶体振荡器必须考虑的5件事…

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简单晶体振荡器(XO): 这是最基本的类型,其稳定度完全由晶体谐振器本身的固有特性决定。 在MHz范围内的较高频率晶体由石英棒制成,其制造方式是即使环境温度在-55℃至+125℃(-67°F至 +257°F)之间变化,也可提供相对稳定的频率。即使在这么宽的温度范围内,适当切割的石英晶体也可实现±25ppm的稳定度。与诸如随温度变化可达1%(10,000ppm)或更高的LC振荡电路等其它被动谐振器相较,晶体振荡器的性能已大幅提升了。但对于某些应用来说,即使25ppm也不够好,因此必须采用额外措施。

TCVCXO和VCOCXO: TCXO或OCXO通常包括EFC输入电压,使其得以进行调整,以便将输出频率精确地校准为标称值。


图2:不同晶体振荡器类型的频率与温度稳定度