系統(tǒng)解讀如何根據(jù)相關(guān)參數(shù)選擇合適的晶振

晶振全稱(chēng)為晶體振蕩器（英文Crystal Oscillators），其作用在于產(chǎn)生原始的時(shí)鐘頻率，這個(gè)頻率，晶振經(jīng)過(guò)頻率發(fā)生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線(xiàn)頻率。晶振有著不同使用要求及特點(diǎn)，通分為以下幾類(lèi)：普通晶振、溫補(bǔ)晶振、壓控晶振、溫控晶振等。

晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對(duì)精度可達(dá)百萬(wàn)分之五十。高級(jí)的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱(chēng)為壓控振蕩器（VCO）。

晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過(guò)電子調(diào)整頻率的方法保持同步。

晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)，可以用與同一個(gè)晶振相連的不同鎖相環(huán)來(lái)提供。

在測(cè)試和使用時(shí)所供直流電源應(yīng)沒(méi)有足以影響其準(zhǔn)確度的紋波含量，交流電壓應(yīng)無(wú)瞬變過(guò)程。測(cè)試儀器應(yīng)有足夠的精度，連線(xiàn)合理布置，將測(cè)試及外圍電路對(duì)晶振指標(biāo)的影響降至最低。

注意某些參數(shù)，設(shè)計(jì)工程師即可選擇到適合應(yīng)用的振蕩器

今天無(wú)數(shù)電子線(xiàn)路和應(yīng)用需要精確定時(shí)或時(shí)鐘基準(zhǔn)信號(hào)。晶體時(shí)鐘振蕩器極為適合這方面的許多應(yīng)用。

時(shí)鐘振蕩器有多種封裝，它的特點(diǎn)是電氣性能規(guī)范多種多樣。它有好幾種不同的類(lèi)型：電壓控制晶體振蕩器（VCXO）、溫度補(bǔ)償晶體振蕩器（TCXO）、恒溫箱晶體振蕩器（OCXO），以及數(shù)字補(bǔ)償晶體振蕩器（DCXO）。每種類(lèi)型都有自己的獨(dú)特性能。

頻率穩(wěn)定性的考慮

晶體振蕩器的主要特性之一是工作溫度內(nèi)的穩(wěn)定性，它是決定振蕩器價(jià)格的重要因素。穩(wěn)定性愈高或溫度范圍愈寬，器件的價(jià)格亦愈高。

設(shè)計(jì)工程師要慎密決定對(duì)特定應(yīng)用的實(shí)際需要，然后規(guī)定振蕩器的穩(wěn)定度。指標(biāo)過(guò)高意味著花錢(qián)愈多。

對(duì)于頻率穩(wěn)定度要求±20ppm 或以上的應(yīng)用，可使用普通無(wú)補(bǔ)償?shù)木w振蕩器。對(duì)于成于±1 至±20ppm 的穩(wěn)定度，應(yīng)該考慮TCXO 。對(duì)于低于±1ppm 的穩(wěn)定度，應(yīng)該考慮OCXO 或DCXO 。

輸出

必需考慮的其它參數(shù)是輸出類(lèi)型、相位噪聲、抖動(dòng)、電壓穩(wěn)定度、負(fù)載穩(wěn)定性、功耗、封裝形式、沖擊和振動(dòng)、以及電磁干擾（EMI）。晶振器可HCMOS/TTL 兼容、ACMOS 兼容、ECL 和正弦波輸出。每種輸出類(lèi)型都有它的獨(dú)特波形特性和用途。應(yīng)該關(guān)注三態(tài)或互補(bǔ)輸出的要求。對(duì)稱(chēng)性、上升和下降時(shí)間以及邏輯電平對(duì)某些應(yīng)用來(lái)說(shuō)也要作出規(guī)定。許多DSP

和通信芯片組往往需要嚴(yán)格的對(duì)稱(chēng)性（45% 至55%）和快速的上升和下降時(shí)間（小于5ns ）。

相位噪聲和抖動(dòng)

在頻域測(cè)量獲得的相位噪聲是短期穩(wěn)定度的真實(shí)量度。它可測(cè)量到中央頻率的1Hz 之內(nèi)和通常測(cè)量到1MHz 。

振蕩器的相位噪聲在遠(yuǎn)離中心頻率的頻率下有所改善。TCXO 和OCXO 振蕩器以及其它利用基波或諧波方式的晶體振蕩器具有最好的相位噪聲性能。采用鎖相環(huán)合成器產(chǎn)生輸出頻率的振蕩器比采用非鎖相環(huán)技術(shù)的振蕩器一般呈現(xiàn)較差的相位噪聲性能。

抖動(dòng)與相位噪聲相關(guān)，但是它在時(shí)域下測(cè)量。以微微秒表示的抖動(dòng)可用有效值或峰—峰值測(cè)出。許多應(yīng)用，例如通信網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、ATM 和SONET 要求必需滿(mǎn)足嚴(yán)格的拌動(dòng)指標(biāo)。需要密切注意在這些系統(tǒng)中應(yīng)用的振蕩器的抖動(dòng)和相位噪聲特性。