晶振知識大解剖,不愁登不上諾亞方舟
來源：http://www.benpai.com.cn 作者：jinluodz 2013年06月17
網絡的高速發展和智能系統的建設延至到智能產品的發掘，已成現在社會的新潮流，利用各項先進的監控技術，通過建立高集成安防系統，提升處理突發事件的能力和全面監管工作的水平，形成人防、技防、物防三防并舉的立體防范格局，是目前安防系統發展的大趨勢。因此在設計開發時需要用到的晶體振蕩電路是嚴格的，產品的質量至關重要，智能產品的發展是促進晶振行業要求質量的保障，技術的過硬。在工作中，使用晶振的工程師難免被晶振的種種原因所糾結。在購買貨品的同時，采購又為晶振的頻率穩定性和老化率等諸多原因而煩惱纏于腦門。因此晶振廠家金洛電子為解決這一問題，特召集研發部門的同時，研究此方案。以下是綜合探討給出的結論，希望能對您有所幫助。
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1、工作頻率
晶振的頻率范圍一般在1到70MHz之間。但也有諸如通用的32.768kHz鐘表晶體那樣的特殊低頻晶體。 晶體的物理厚度限制其頻率上限。 歸功于類似反 向臺面(inverted Mesa)等制造技術的發展，晶體的頻率上限已從前些年的30MHz提升到200MHz。工作頻率一般按工作溫度25°C時給出。
可利用泛頻晶體實現200MHz以上輸出頻率的更高頻率晶振。另外，帶內置PLL 頻率倍增器的晶振可提供1GHz以上的頻率。當需要UHF和微波頻率時，聲表波(SAW)振蕩器是種選擇。
2、頻率精度：1PPM=1/1,000,000
頻率精度也稱頻率容限，該指標度量晶振實際頻率于應用要求頻率值間的接近程度。其常用的表度方法是于特定頻率相比的偏移百分比或百萬分之幾(ppm)。例如，對一款精度±100ppm的 10MHz晶振來說，其實際頻率在10MHz±1000Hz之間。
(100/1,000,000)×10,000,000=1000Hz
它與下式意義相同：1000/10,000,000=0.0001=10-4或0.01%。典型的頻率精度范圍在1到 1000ppm，以最初的25°C 給出。精度很高的晶振以十億分之幾(ppb)給出。
3、頻率穩定性
該指標量度在一個特定溫度范圍(如：0°C到 70°C 以及-40°C到 85°C)內，實際頻率與標稱頻率的背離程度。穩定性也以ppm給出，根據晶振種類的不同，晶振根據特性，可分為有源晶振和無源晶振，該指標從10到 1000ppm變化很大。
4、晶振老化
老化指的是頻率隨時間長期流逝而產生的變化，一般以周、月或年計算。它于溫度、電壓及其它條件無關。在晶振上電使用的最初幾周內， 將發生主要的頻率改變。該值可在5到10ppm 間。在最初這段時間后， 老化引起的頻率變化速率將趨緩至幾ppm。
5、輸出
有提供不同種類輸出信號的晶振。輸出大多是脈沖或邏輯電平，但也有正弦波和嵌位正弦波輸出。 一些常見的數字輸出包括：TTL、HCMOS、ECL、PECL、CML 和LVDS。
許多數字輸出的占空比是40%/60%，但有些型號可實現45%/55%的輸出占空比。一些型號還提供三態輸出。一般還以扇出數或容抗值(pF)的方式給出了最大負載。
6、工作電壓
有源晶振其中包含，SPXO普通晶體振蕩器，VC-TCXO壓控溫補振蕩器，TCXO溫補晶振，VCXO壓控石英晶體振蕩器，許多晶振工作在5V直流。但新產品可工作在1.8、2.5和 3.3V。
7、啟動時間
該規范度量的是系統上電后到輸出穩定時所需的時間。在一些器件內，有一個控制晶振輸出開/閉的使能腳。
8、相噪
在頻率很高或應用要求超穩頻率時，相噪是個關鍵指標。它表度的是輸出頻率短時的隨機漂移。它也被稱為抖動，它產生某類相位或頻率調制。該指標在頻率范圍內用頻譜分析儀測量，一般用dBc/Hz表示相噪。
晶振輸出的不帶相噪的正弦波被稱為載波，在頻譜分析儀上顯現為一條工作頻率上的垂直線。 相噪在載波之上和之下產生邊帶。 相噪幅度表示為邊帶功率幅值(Ps)與載波功率幅值(Pc)之比，以分貝表示：
相噪(dBc)=10log(Ps/Pc)
相噪的測量以載波的10kHz或100kHz頻率增量計算， 但也用到低至10Hz或 100Hz的其它頻率增量。相噪度量一般規整為與1Hz相等的帶寬。取決于載波的頻率增量，典型的相噪值在-80到-160dBc 之間。
9、可調性(Pullability)
該指標表度的是通過對一個壓控晶振(VCXO)施加一個外部控制電壓時， 該電壓所能產生的頻率改變。 它表示的是最大可能的頻率變化， 通常用ppm表示。 同 時還給出控制電壓水平，且有時還提供以百分比表示的線性值。典型的直流控制電壓范圍在0到 5V。頻率變化與控制電壓間的線性關系可能是個問題。
10、封裝
晶振有許多種封裝形態。過去，最常用的是金屬殼封裝，但現在，它已被更新的表貼(SMD)封裝取代。命名為HC-45、HC-49、HC-50或HC- 51的金屬封裝一般采用的是標準的DIP 通孔管腳。 而常見的貼片晶振封裝大小是3.2×2.5mm。 源于蜂窩手機制造商的要求，SMD封裝的趨勢是越做越薄。
1、工作頻率
晶振的頻率范圍一般在1到70MHz之間。但也有諸如通用的32.768kHz鐘表晶體那樣的特殊低頻晶體。 晶體的物理厚度限制其頻率上限。 歸功于類似反 向臺面(inverted Mesa)等制造技術的發展，晶體的頻率上限已從前些年的30MHz提升到200MHz。工作頻率一般按工作溫度25°C時給出。
可利用泛頻晶體實現200MHz以上輸出頻率的更高頻率晶振。另外，帶內置PLL 頻率倍增器的晶振可提供1GHz以上的頻率。當需要UHF和微波頻率時，聲表波(SAW)振蕩器是種選擇。
2、頻率精度：1PPM=1/1,000,000
頻率精度也稱頻率容限，該指標度量晶振實際頻率于應用要求頻率值間的接近程度。其常用的表度方法是于特定頻率相比的偏移百分比或百萬分之幾(ppm)。例如，對一款精度±100ppm的 10MHz晶振來說，其實際頻率在10MHz±1000Hz之間。
(100/1,000,000)×10,000,000=1000Hz
它與下式意義相同：1000/10,000,000=0.0001=10-4或0.01%。典型的頻率精度范圍在1到 1000ppm，以最初的25°C 給出。精度很高的晶振以十億分之幾(ppb)給出。
3、頻率穩定性
該指標量度在一個特定溫度范圍(如：0°C到 70°C 以及-40°C到 85°C)內，實際頻率與標稱頻率的背離程度。穩定性也以ppm給出，根據晶振種類的不同，晶振根據特性，可分為有源晶振和無源晶振，該指標從10到 1000ppm變化很大。
4、晶振老化
老化指的是頻率隨時間長期流逝而產生的變化，一般以周、月或年計算。它于溫度、電壓及其它條件無關。在晶振上電使用的最初幾周內， 將發生主要的頻率改變。該值可在5到10ppm 間。在最初這段時間后， 老化引起的頻率變化速率將趨緩至幾ppm。
5、輸出
有提供不同種類輸出信號的晶振。輸出大多是脈沖或邏輯電平，但也有正弦波和嵌位正弦波輸出。 一些常見的數字輸出包括：TTL、HCMOS、ECL、PECL、CML 和LVDS。
許多數字輸出的占空比是40%/60%，但有些型號可實現45%/55%的輸出占空比。一些型號還提供三態輸出。一般還以扇出數或容抗值(pF)的方式給出了最大負載。
6、工作電壓
有源晶振其中包含，SPXO普通晶體振蕩器，VC-TCXO壓控溫補振蕩器，TCXO溫補晶振，VCXO壓控石英晶體振蕩器，許多晶振工作在5V直流。但新產品可工作在1.8、2.5和 3.3V。
7、啟動時間
該規范度量的是系統上電后到輸出穩定時所需的時間。在一些器件內，有一個控制晶振輸出開/閉的使能腳。
8、相噪
在頻率很高或應用要求超穩頻率時，相噪是個關鍵指標。它表度的是輸出頻率短時的隨機漂移。它也被稱為抖動，它產生某類相位或頻率調制。該指標在頻率范圍內用頻譜分析儀測量，一般用dBc/Hz表示相噪。
晶振輸出的不帶相噪的正弦波被稱為載波，在頻譜分析儀上顯現為一條工作頻率上的垂直線。 相噪在載波之上和之下產生邊帶。 相噪幅度表示為邊帶功率幅值(Ps)與載波功率幅值(Pc)之比，以分貝表示：
相噪(dBc)=10log(Ps/Pc)
相噪的測量以載波的10kHz或100kHz頻率增量計算， 但也用到低至10Hz或 100Hz的其它頻率增量。相噪度量一般規整為與1Hz相等的帶寬。取決于載波的頻率增量，典型的相噪值在-80到-160dBc 之間。
9、可調性(Pullability)
該指標表度的是通過對一個壓控晶振(VCXO)施加一個外部控制電壓時， 該電壓所能產生的頻率改變。 它表示的是最大可能的頻率變化， 通常用ppm表示。 同 時還給出控制電壓水平，且有時還提供以百分比表示的線性值。典型的直流控制電壓范圍在0到 5V。頻率變化與控制電壓間的線性關系可能是個問題。
10、封裝
晶振有許多種封裝形態。過去，最常用的是金屬殼封裝，但現在，它已被更新的表貼(SMD)封裝取代。命名為HC-45、HC-49、HC-50或HC- 51的金屬封裝一般采用的是標準的DIP 通孔管腳。 而常見的貼片晶振封裝大小是3.2×2.5mm。 源于蜂窩手機制造商的要求，SMD封裝的趨勢是越做越薄。
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