石英晶振分类别和设计参数基要
1、输出有提供不同种类输出信号的晶振。输出大多是脉冲或逻辑电平,但也有正弦波和嵌位正弦波输出。一些常见的数字输出包括:TTL、HCMOS、ECL、PECL、CML和LVDS。 许多数字输出的占空比是40%/60%,但有些型号可实现45%/55%的输出占空比。一些型号还提供三态输出。一般还以扇出数或容抗值(pF)的方式给出了最大负载。
2、启动时间该规范度量的是系统上电后到输出稳定时所需的时间。在一些器件内,有一个控制晶振输出开/闭的使能脚。
3、频率精度:频率精度也称频率容限,该指标度量晶振实际频率于应用要求频率值间的接近程度。其常用的表度方法是于特定频率相比的偏移百分比或百万分之几(ppm)。例如,对一款精度±100ppm的10MHz晶振来说,其实际频率在10MHz±1000Hz之间。(100/1,000,000)×10,000,000=1000Hz它与下式意义相同:1000/10,000,000=0.0001=10-4或0.01%。典型的频率精度范围在1到1000ppm,以最初的25°C给出。精度很高的晶振以十亿分之几(ppb)给出。
4、工作电压许多有源晶振工作在5V直流。但新产品可工作在1.8、2.5和3.3V。
5、频率稳定性该指标量度在一个特定温度范围(如:0°C到70°C以及-40°C到85°C)内,实际频率与标称频率的背离程度。稳定性也以ppm给出,根据晶振种类的不同,该指标从10到1000ppm变化很大。
6、工作频率晶振的频率范围一般在1到70MHz之间。但也有诸如通用的32.768K钟表晶体那样的特殊低频晶体。晶体的物理厚度限制其频率上限。归功于类似反向台面(invertedMesa)等制造技术的发展,晶体的频率上限已从前些年的30MHz提升到200MHz。工作频率一般按工作温度25°C时给出。 可利用泛频石英晶体谐振器实现200MHz以上输出频率的更高频率晶振。另外,带内置PLL频率倍增器的晶振可提供1GHz以上的频率。当需要UHF和微波频率时,声表波(SAW滤波器)振荡器是种选择。
7、老化老化指的是频率随时间长期流逝而产生的变化,一般以周、月或年计算。它于温度、电压及其它条件无关。在晶振上电使用的最初几周内,将发生主要的频率改变。该值可在5到10ppm间。在最初这段时间后,老化引起的频率变化速率将趋缓至几ppm。
根据晶振的不同使用要求及特点,通常分为以下几类:普通晶振、温补晶振、压控晶振、温控晶振等。安装晶振时,应根据其引脚功能标识与应用电路应连接,避免电源引线与输出引脚相接输出。
石英晶体谐振器根据其外型结构不同可分为HC-49U、HC-49U/S、HC-49U/S·SMD、UM-1、UM-5及柱状晶体等。
HC-49U适用于具有宽阔空间的电子产品如通信设备、电视机、电话机、电子玩具中。
HC-49U/S适用于空间高度受到限制的各类薄型、小型电子设备及产品中。HC-49U/S·SMD为准表面贴装型产品,适用于各类超薄型、小型电脑及电子设备中。
柱状石英晶体谐振器适用于空间狭小的稳频计时电子产品如计时器、电子钟、计算器等。UM系列产品主要应用于移动通讯产品中,如BP机、移动手机等。
在测试和使用时所供直流电源应没有足以影响其准确度的纹波含量,交流电压应无瞬变过程。测试仪器应有足够的精度,连线合理布置,将测试及外围电路对晶振指标的影响降至最低。
压控晶振(VCXO):是一种可通过调整外加电压使晶振输出频率随之改变的晶体振荡器,主要用于锁相环路或频率微调。压控晶振的频率控制范围及线性度主要取决于电路所用变容二极管及晶体参数两者的组合。
普通有源晶振(PXO):是一种没有采取温度补偿措施的晶体振荡器,在整个温度范围内,晶振的频率稳定度取决于其内部所用晶体的性能,频率稳定度在10-5量级,一般用于普通场所作为本振源或中间信号,是晶振中最廉价的产品。
恒温晶振(OCXO):采用精密控温,使电路元件及晶体工作在晶体的零温度系数点的温度上。中精度产品频率稳定度为10-7~10-8,高精度产品频率稳定度在10-9量级以上。
温补晶振(TCXO):是在晶振内部采取了对晶体频率温度特性进行补偿,以达到在宽温温度范围内满足稳定度要求的石英晶体振荡器。一般模拟式温补晶振采用热敏补偿网络。补偿后频率稳定度在10-7~10-6量级,由于其良好的开机特性、优越的性能价格比及功耗低、体积小、环境适应性较强等多方面优点,因而获行了广泛应用。