射频篇(一) 模拟、射频器件学习(1) —— 晶振(OSC)

1、介绍

        晶振全称为晶体振荡器,其作用在于产生原始的时钟频率,这个频率经过频率发生器的放大或缩小后就成了电路中各种不同的总线频率。

2、主要原理

        在石英晶片上加上交变电压,晶体就会产生机械振动,机械形变振动又会产生交变电场,尽管这种交变电场的电压极其微弱,但其振动频率是十分稳定的。当外加交变电压的频率与晶片的固有频率(与切割后的晶片尺寸有关,晶体愈薄,切割难度越大,谐振频率越高)相等时,机械振动的幅度将急剧增加,这种现象称为“压电谐振”

3、主要分类

3.1、简单晶振(XO)

        这是最基本的类型,其稳定性完全由晶体谐振器本身的固有特性决定。

                                                            

3.2、温度补偿晶振(TCXO)

        如果固有频率与石英晶体的温度稳定性不能满足应用要求,可以采用温度补偿单元。 TCXO使用温度感测器件以及产生电压曲线的电路,在整个温度范围内,该电压曲线与晶体的频率变化趋势完全相反,所以可理想地抵消晶体的漂移。

                                                    

3.3、恒温控制晶振(OCXO)

        具有烤腔的振荡器将晶体加热到更高温度,该被控温度使得即使环境温度可能变化很大,晶体的温度也保持稳定。由于晶体的温度和振荡器的敏感部分的变化很小,频率-环境温度稳定性得到显着改善。

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3.4、压控晶振(VCXO)

          能够调谐或调整振荡器的频率,以便将其锁相到锁相环中的参考、或还可能是对波形进行调制。

                                                        

4、基本参数

4.1、输出频率

        晶体元件规定的频率。(Hz,KHz,MHz);

4.2、频率稳定性和温度范围

         所需的频率稳定性由系统要求确定。振荡器的稳定性可简单地表述为由于某些原因引起的频率变化除以中心频率。

         计算公式:

       例如,如果振荡器输出频率为10MHz,并且随温度变化了20Hz,则其温度稳定性为:20/ 10,000,000 = 2x10-6 = 2ppm。晶振的典型稳定性可以在100ppm至0.001ppm之间。频率稳定性通常由应用要求决定,并进而确定将需要的晶振类型。振荡器必须工作的温度范围是确定可以达到的稳定性的主要因素。

4.3、尺寸大小      

        布板的时候对长宽高的要求。

4.4、工作温度    

        晶体能稳定工作的温度范围。

4.5、工作电压

        指有源晶振工作时的供电电压。

4.6、总频差

        由于指定或多种原因引起的工作频率对于标称频率的最大允许偏差。主要由调整频差和温度频差构成。

4.7、基准温度

        一般值25℃±2℃,对温控晶体元件是指控温范围的中点。

 

 

 

 

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