石英晶体振荡器参数及应用

浏览量: 上传更新:2019-12-28 15:55

 

晶振的首要参数有标称频率,负载电容、频率精度、频率稳定度等。不同的晶振标称频率不同,标称频率大都标明在晶振外壳上。如常用一般晶振标称频率有:48kHz、500 kHz、503.5 kHz、1MHz~40.50 MHz等,对于特殊要求的晶振频率可达到1000MHz以上,也有的没有标称频率,如CRB、ZTB、Ja等系列。负载电容是指晶振的两条引线连接IC块内部及外部所有有效电容之和,可看作晶振片在电路中串接电容。负载频率不同决议振荡器的振荡频率不同。标称频率相同的晶振,负载电容不一定相同。因为石英晶体振荡器有两个谐振频率,一个是串联揩振晶振的低负载电容晶振:另一个为并联揩振晶振的高负载电容晶振。所以,标称频率相同的晶振交流时还必须要求负载电容一至,不能冒然交流,否则会形成电器作业不正常。频率精度和频率稳定度:由于一般晶振的性能基本都能达到一般电器的要求,对于高档设备还需要有一定的频率精度和频率稳定度。频率精度从10^(-4)量级到10^(-10)量级不等。稳定度从±1到±100ppm不等。这要依据具体的设备需要而选择合适的晶振,如通信网络,无线数据传输等体系就需要更高要求的石英晶体振荡器。因此,晶振的参数决议了晶振的品质和性能。在实际运用中要依据具体要求选择适当的晶振,因不同性能的晶振其价格不同,要求越高价格也越贵,一般选择只要满足要求即可。


石英晶体振荡器的发展趋势

1、小型化、薄片化和片式化:为满足移动电话为代表的便携式产品轻、薄、短小的要求,石英晶体振荡器的封装由传统的裸金属外壳覆塑料金属向陶瓷封装转变。例如TCXO这类器材的体积缩小了30~100倍。选用SMD封装的TCXO厚度不足2mm,现在5×3mm尺度的器材现已上市。

2、高精度与高稳定度,现在无补偿式晶体振荡器总精度也能达到±25ppm,VCXO的频率稳定度在10~7℃规划内一般可达±20~100ppm,而OCXO在同一温度规划内频率稳定度一般为±0.0001~5ppm,VCXO控制在±25ppm以下。

3、低噪声,高频化,在GPS通信体系中是不允许频率颤抖的,相位噪声是表征振荡器频率颤抖的一个重要参数。现在OCXO主流产品的相位噪声性能有很大改善。

除VCXO外,其它类型的晶体振荡器最高输出频率不超过200MHz。例如用于GSM等移动电话的UCV4系列压控振荡器,其频率为650~1700MHz,电源电压2.2~3.3V,作业电流8~10mA。

4、低功能,快速发动,低电压作业,低电平驱动和低电流消耗已成为一个趋势。电源电压一般为3.3V。现在许多TCXO和VCXO产品,电流损耗不超过2mA。石英晶体振荡器的快速发动技术也取得突破性进展。例如日本精工出产的VG—2320SC型VCXO,在±0.1ppm规定值规划条件下,频率稳定时间小于4ms。日本东京陶瓷公司出产的SMD TCXO,在振荡发动4ms后则可达到额定值的90%。OAK公司的10~25MHz的OCXO产品,在预热5分钟后,则能达到±0.01 ppm的稳定度。

五、石英晶体振荡器的运用

1、石英钟走时准、耗电

 

省、经久耐用为其最大优点。不论是老式石英钟或是新式多功能石英钟都是以石英晶体振荡器为核心电路,其频率精度决议了电子挂钟的走时精度。石英晶体振荡器原理的暗示如图3所示,其间V1和V2构成CMOS反相器石英晶体Q与振荡电容C1及微调电容C2构成振荡体系,这里石英晶体相当于电感。振荡体系的元件参数确定了振频率。一般Q、C1及C2均为外接元件。别的R1为反应电阻,R2为振荡的稳定电阻,它们都集成在电路内部。故无法通过改动C1或C2的数值来调整走时精度。但此时我们仍可用加接一只电容C有方法,来改动振荡体系参数,以调整走时精度。依据电子挂钟走时的快慢,调整电容有两种接法:若走时偏快,则可在石英晶体两端并接电容C,如图4所示。此时体系总电容加大,振荡频率变低,走时减慢。若走时偏慢,则可在晶体支路中串接电容C。如图5所示。此时体系的总电容减小,振荡频率变高,走时增快。只要通过耐性的反复试验,就可以调整走时精度。因此,晶振可用于时钟信号发生器。

2、此前的电视技术,彩电多选用500kHz或503 kHz的晶体振荡器作为行、场电路的振荡源,经1/3的分频得到 15625Hz的行频,其稳定性和可靠性大为进步。面且晶振价格便宜,更换简单。

3、在通信体系产品中,石英晶体振荡器的价值得到了更广泛的体现,同时也得到了更快的发展。许多高性能的石英晶振首要运用于通信网络、无线数据传输、高速数字数据传输等。

 
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