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浅析高频晶振设计

发布时间:2020-09-09   点击量:586

是不同振荡器类型的典型温度稳定性的示意图,范围从标准VCXO的50ppm到高性能OCXO的0.2ppb.轴反转使得曲线在增加温度稳定性的方向上增长.TCXO稳定性范围涵盖VCXO和OCXO之间的中间位置(在某些情况下,重叠某些OCXO性能).

高频晶振1、频率准确度,在百标准电源电压,标准负载电容阻抗,基准温度以及其他条件保持不变的情况下,石英晶体振荡器的频率相对与其规定标称值的最大允许偏差不得超过±50高频晶振

。2、温度稳定度,其他规格条件保持不变,在规定温度范围内石英晶体振荡器度输出频率的最大变化量相对于温度范围内输出频率极值之和的允许频偏值。变容二极管D两端所加电压(即补偿电压)由温补网络输出,温补网络随温度自动调节输出电压,变容二极管容量随之改变,以抵消谐振器频率随温度的变化,可使输出频率基本不变。温补网络补偿电压的测量多为人工手动完成。用小功率直流电压源代替温补网络,改变温度到目标点并保温,然后调节电压源输出,使振荡器输出达到中心频率,此时电压源输出即为该温度点的补偿电压;在各测试温度点重复以上操作,得到一组数据,即V-T曲线数据。这种手动测量方法效率低下,人力成本较高,而且手工记录测试数据,容易产生误差,难以实现精确快速的优质生产。

高频晶振晶振在应用具体起到的作用,微控制器的时钟源可以分为两类:基于机械谐振器件的时钟源,如晶振、陶瓷谐振槽路;RC(电阻、电容)振荡器。一种是皮尔斯振荡器配置,适用于晶振和陶瓷谐振槽路。另一种为简单的分立RC振荡器。基于晶振与陶瓷谐振槽路的振荡器通常能提供非常高的初始精度和较低的温度系数。RC振荡器能够快速启动,成本也比较低,但通常在整个温度和工作电源电压范围内精度较差,会在标称输出频率的5%至50%范围内变化并联电路并联谐振振荡器电路是用晶体设计的,该晶体可以在特定的负载电容下工作。这会导致晶体振荡器以高于串联谐振频率但低于真正的并联谐振频率的频率工作。为了完成这种类型的电路中的反馈环路,必须设计通过晶振的路由。如果晶体失效,电路将不再振荡。那么确定振荡器频率的“负载电容”从何而来呢?该电路实际上使用了一个孤立的逆变器,该逆变器在反馈环路中具有两个电容,这些电容包含了负载电容。如果负载电容改变,振荡器产生的频率也会改变。。但其性能受环境条件和电路元件选择的影响。需认真对待振荡器电路的元件选择和线路板布局。在使用时,陶瓷谐振槽路和相应的负载电容必须根据特定的逻辑系列进行优化。具有高Q值的晶振对放大器的选择并不敏感,但在过驱动时很容易产生频率漂移(甚至可能损坏)。影响振荡器工作的环境因素有:电磁干扰(EMI)、机械震动与冲击、湿度和温度。这些因素会增大输出频率的变化,增加不稳定性,并且在有些情况下,还会造成振荡器停振。上述大部分问题都可以通过使用振荡器模块避免。这些模块自带振荡器、提供低阻方波输出,并且能够在一定条件下保证运行。最常用的两种类型是晶振模块和集成RC振荡器(硅振荡器)。晶振模块提供与分立晶振相同的精度。硅振荡器的精度要比分立RC振荡器高,多数情况下能够提供与陶瓷谐振槽路相当的精度。

高频晶振温补振荡器(TCXO)是通过附加的温度补偿电路使由周围温度变化产生的振荡频率变化量削减的一种石英晶体振荡器。TCXO中,对石英晶体振子频率温度漂移的补偿方法主要有直接补偿和间接补偿两种类型:(1)直接补偿型直接补偿型TCXO是由热敏电阻和阻容元件组成的温度补偿电路,在振荡器中与石英水晶振子串联而成的高频晶振原材料的选择石英晶振是由晶片、支架、导电胶、引脚、陶瓷基座和外壳组成,在原材料选择中,卡斯电子都全部通过SGS认证,从原料、生产、性能,、外观等方面严格检控。。在温度变化时,热敏电阻的阻值和晶体等效串联电容容值相应变化,从而抵消或削减振荡频率的温度漂移。该补偿方式电路简单,成本较低,节省印制电路板(PCB)尺寸和空间,适用于小型和低压小电流场合。但当要求晶体振荡器精度小于±1pmm时,直接补偿方式并不适宜。
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