ECS專業生產低相噪低抖動晶振
來源：http://www.benpai.com.cn 作者：金洛鑫電子 2024年01月05
ECS晶振在全球范圍內通信和移動數據的能力不斷提高，使我們的星球似乎每天都在變小。隨著對更快的蜂窩和互聯網速度的需求不斷增加，我們看到數據傳輸速率正以指數級的速度增長。隨著這些數據速率的提高，它們必須突破當前時序裕量的限制。時序裕量是提供商用于其所有訂戶付費流量的干凈、可用的帶寬。可以想象，更干凈的帶寬等于更多的數據;更多的數據等于同一網絡上更多的客戶，這反過來又等同于更多的收益。當嘗試使用時序裕量的邊緣時，會出現兩種不同但相互關聯的異常。這些異常將是相位噪聲和抖動。它們的重要性將取決于您的數據傳輸方法。RF工程師通常會關注相位噪聲，而數字設計人員則更關注抖動。如前所述，相位噪聲和抖動是干擾時鐘的因素。因此，兩者都是頻率質量和定時信號完整性的指標。在它們功能的根源上，它們是相互關聯的。如果我們看一下這兩個異常，我們可以在系統級別表征時鐘或數據流中的時序不穩定性。相位噪聲定義為由信號中發生的短期相位波動引起的電噪聲。這些隨機波動是由稱為抖動的時域不穩定性引起的。抖動定義為高頻信號中信號脈沖的偏差。偏差可以是幅度、相位定時或信號脈沖的寬度。
相位噪聲和抖動是時鐘性能相同信息的兩種不同測量值。相位噪聲是頻域中測量的性能，抖動是時域中的測量性能。
什么是相位噪聲
相位噪聲是信號兩側噪聲頻譜的測量值，與頻域中的中心頻率或基波時鐘相鄰。相位噪聲是由于信號的隨機相位變化而產生的抖動的結果。信號相位或頻率的電平在譜線的帶寬中描述。時序不穩定性越大，譜線越寬。要定義相位噪聲，需要指定三個元素：
相位噪聲幅度：相位噪聲規格的電平或幅度以相對于載波的dB表示。這通常表示為dBc，例如，-50dBc是比載波低50分貝的水平。采用這種測量方法是因為相位噪聲通常隨載波電平而變化。如果相位噪聲隨載波電平而變化，則規范可以規定在給定載波電平下的相位噪聲為–n dBc。
與載波的偏移量：相位噪聲規格的一個重要部分是相位噪聲達到一定水平的載波的偏移。這是因為噪聲水平根據載波的頻率偏移而變化，并且頻率偏移必須由組件供應商給出。通常，相位噪聲在靠近載波時上升得更快，然后逐漸消失，直到最終達到本底噪聲。通常引用 1 kHz、10 kHz、100 kHz 等偏移。
測量帶寬：噪聲功率與帶寬成正比，因此有必要說明已使用的帶寬。使用的帶寬越寬，通過濾波器并被測量的噪聲水平就越大。最方便使用的帶寬是 1 Hz，因為很容易將此級別與其他帶寬相關聯。因此，這種相位噪聲規格格式幾乎被普遍采用。頻譜分析儀無法直接在1 Hz帶寬內進行測量，因為這需要非常窄的濾波器帶寬。因此，它們在更寬的帶寬中測量信號，并在數學上將電平調整為1 Hz帶寬的水平。
信號發生器或其他SMD晶振的典型相位噪聲規格在100 kHz偏移時可能為-100 dBc/Hz。對于完整的相位噪聲規格，將指定幾個點來指示不同點的相位噪聲，通常在相差十倍的點：10 Hz、100 Hz、1 kHz等。相位噪聲存在于所有信號的某種水平上。在大多數應用中，相位噪聲水平并不是特別重要，但在其他應用中，如SONET、RF通信和蜂窩通信，相位噪聲水平對于系統的整體運行至關重要。相位噪聲的量可以通過適當的石英晶體振蕩器選擇和使用地點來減輕。隨著需要改進以跟上所有類型的無線電系統的要求，相位噪聲是一個越來越重要的參數。
什么是抖動，抖動是信號的周期到周期與其完美對稱性的不一致。它可以采取幾種形式：邊沿或相位抖動以時間間隔誤差和周期或周期間來衡量，抖動是相鄰周期周期之間的差值。抖動可以測量和定義兩種變體：隨機抖動或確定性抖動。隨機抖動通常是不連接的，因為峰值抖動值隨時間增加。確定性抖動元件是相互連接的，不會隨著時間的推移而增加。下面的示波器圖顯示了抖動。
如何測量抖動，時鐘性能最關鍵的方面之一是抖動。不幸的是，沒有行業標準來測量抖動，但是，有幾種公認的方法來確定時鐘中的抖動水平。根據所使用的測試設備、它們的連接方式以及實際測試條件，這些結果可能會有很大差異。雖然JEDEC標準確實提供了定義和建議的測試條件，但來自不同測試人員的測量結果之間缺乏一致性。
時域抖動測量可以用示波器進行。示波器可輕松查看波形和脈沖。大多數供應商提供抖動測量測試包，但需要額外付費。具有高采樣帶寬（1GS/s+）的高速（10GHz+）示波器應該足以收集所需的數據。請記住，時域抖動測量，特別是周期和周期間抖動測量，是隨機的，并作為多個樣本的平均值給出。JEDEC 標準 65 要求至少 1，000 個樣本，但大多數工程師似乎更喜歡 10，000 個樣本率。
周期抖動，周期抖動是測量的時鐘周期與理想周期之間的差異。理想時期可能難以辨別，因此將平均觀察期視為理想時期更為實際。這是計時設備制造商提供更準確規格的常見做法。測量周期抖動的標準程序包括隨機測量一個時鐘周期的持續時間10，000次，并使用記錄的數據計算平均值、標準偏差和峰峰值。由于周期抖動的隨機性，峰峰值可能會有很大差異。可能需要重新測試幾次周期抖動才能獲得真正的平均值。
周期間抖動，測量周期間抖動的過程需要測量兩個完整時鐘周期的持續時間10，000次，并取兩者之間的差異。記錄的數據用于計算平均值和標準偏差值。峰值只是觀察到的周期的最大差異。如前所述，在確定周期抖動時，峰峰值可能會有很大差異，因此通常需要多次重新測試周期間抖動才能得出平均值。
時間間隔誤差 （TIE） 抖動，僅使用振蕩器時，測量TIE抖動非常困難。通常，需要直方圖來根據測量發生的頻率繪制測量值。下面顯示了 TIE 測量的抖動直方圖示例。在本例中，連續變量映射到 500 個箱中，數據集的總總體為 3，200，000。TIE 的平均值理論上為零，從此測量中可以看出，平均值為 0 nsec。對于此圖，分布近似于高斯分布，標準差為 1.3 psec。
相位噪聲、抖動和頻率控制元件，相位噪聲和抖動的存在會顯著降低各種應用的性能，例如無線通信、高速數據傳輸和雷達系統。它們可能會引入錯誤，降低信號質量并限制可實現的數據速率和傳輸距離。為了減輕相位噪聲和抖動的不利影響，精確的頻率控制元件至關重要。這些組件提供穩定的參考頻率、精密頻率調諧和低相位噪聲特性，以最大限度地減少時序誤差并保持信號完整性
PLL和頻率合成器廣泛用于嘗試精確的頻率控制并降低復雜系統中的相位噪聲和抖動。這些技術將使用反饋環路和高級濾波將輸出頻率與穩定基準同步，從而最大限度地減少相位噪聲和相關抖動。然而，頻率控制產品的選擇和設計對可實現的相位噪聲和抖動性能有直接影響。必須仔細考慮振蕩器穩定性和帶寬等因素，以確保最佳性能。簡而言之，如果系統性能需要干凈、穩定的時鐘，那么只有基于石英的石英晶體振蕩器才能實現抖動性能，這對于當今的許多應用至關重要。
總結
由信號中發生的短期相位波動引起的電相位噪聲是由稱為抖動的時域不穩定性引起的。抖動是高頻信號中信號脈沖的偏差。作為頻率質量和定時信號完整性的指標，相位噪聲和抖動總是相互關聯的。但是，最好記住，它們的指標通常是單獨查看的。本文展示了它們之間的關系，并且可以計算和比較相位噪聲和抖動性能。雖然當今具有適當濾波功能的PLL和時鐘分配芯片可以為大多數應用提供良好的抖動，但只有獨立的石英晶體振蕩器才能實現對當今許多應用至關重要的抖動性能。相位噪聲、抖動和頻率控制組件之間的關系是電子系統設計和優化的基礎。通過利用先進的頻率控制技術和針對相位噪聲和抖動控制優化的產品，可以減輕相位噪聲和抖動對系統的影響，從而實現高性能和可靠的通信系統。
相位噪聲和抖動是時鐘性能相同信息的兩種不同測量值。相位噪聲是頻域中測量的性能，抖動是時域中的測量性能。
什么是相位噪聲
相位噪聲是信號兩側噪聲頻譜的測量值，與頻域中的中心頻率或基波時鐘相鄰。相位噪聲是由于信號的隨機相位變化而產生的抖動的結果。信號相位或頻率的電平在譜線的帶寬中描述。時序不穩定性越大，譜線越寬。要定義相位噪聲，需要指定三個元素：
相位噪聲幅度：相位噪聲規格的電平或幅度以相對于載波的dB表示。這通常表示為dBc，例如，-50dBc是比載波低50分貝的水平。采用這種測量方法是因為相位噪聲通常隨載波電平而變化。如果相位噪聲隨載波電平而變化，則規范可以規定在給定載波電平下的相位噪聲為–n dBc。
與載波的偏移量：相位噪聲規格的一個重要部分是相位噪聲達到一定水平的載波的偏移。這是因為噪聲水平根據載波的頻率偏移而變化，并且頻率偏移必須由組件供應商給出。通常，相位噪聲在靠近載波時上升得更快，然后逐漸消失，直到最終達到本底噪聲。通常引用 1 kHz、10 kHz、100 kHz 等偏移。
測量帶寬：噪聲功率與帶寬成正比，因此有必要說明已使用的帶寬。使用的帶寬越寬，通過濾波器并被測量的噪聲水平就越大。最方便使用的帶寬是 1 Hz，因為很容易將此級別與其他帶寬相關聯。因此，這種相位噪聲規格格式幾乎被普遍采用。頻譜分析儀無法直接在1 Hz帶寬內進行測量，因為這需要非常窄的濾波器帶寬。因此，它們在更寬的帶寬中測量信號，并在數學上將電平調整為1 Hz帶寬的水平。
信號發生器或其他SMD晶振的典型相位噪聲規格在100 kHz偏移時可能為-100 dBc/Hz。對于完整的相位噪聲規格，將指定幾個點來指示不同點的相位噪聲，通常在相差十倍的點：10 Hz、100 Hz、1 kHz等。相位噪聲存在于所有信號的某種水平上。在大多數應用中，相位噪聲水平并不是特別重要，但在其他應用中，如SONET、RF通信和蜂窩通信，相位噪聲水平對于系統的整體運行至關重要。相位噪聲的量可以通過適當的石英晶體振蕩器選擇和使用地點來減輕。隨著需要改進以跟上所有類型的無線電系統的要求，相位噪聲是一個越來越重要的參數。
什么是抖動，抖動是信號的周期到周期與其完美對稱性的不一致。它可以采取幾種形式：邊沿或相位抖動以時間間隔誤差和周期或周期間來衡量，抖動是相鄰周期周期之間的差值。抖動可以測量和定義兩種變體：隨機抖動或確定性抖動。隨機抖動通常是不連接的，因為峰值抖動值隨時間增加。確定性抖動元件是相互連接的，不會隨著時間的推移而增加。下面的示波器圖顯示了抖動。
如何測量抖動，時鐘性能最關鍵的方面之一是抖動。不幸的是，沒有行業標準來測量抖動，但是，有幾種公認的方法來確定時鐘中的抖動水平。根據所使用的測試設備、它們的連接方式以及實際測試條件，這些結果可能會有很大差異。雖然JEDEC標準確實提供了定義和建議的測試條件，但來自不同測試人員的測量結果之間缺乏一致性。
時域抖動測量可以用示波器進行。示波器可輕松查看波形和脈沖。大多數供應商提供抖動測量測試包，但需要額外付費。具有高采樣帶寬（1GS/s+）的高速（10GHz+）示波器應該足以收集所需的數據。請記住，時域抖動測量，特別是周期和周期間抖動測量，是隨機的，并作為多個樣本的平均值給出。JEDEC 標準 65 要求至少 1，000 個樣本，但大多數工程師似乎更喜歡 10，000 個樣本率。
周期抖動，周期抖動是測量的時鐘周期與理想周期之間的差異。理想時期可能難以辨別，因此將平均觀察期視為理想時期更為實際。這是計時設備制造商提供更準確規格的常見做法。測量周期抖動的標準程序包括隨機測量一個時鐘周期的持續時間10，000次，并使用記錄的數據計算平均值、標準偏差和峰峰值。由于周期抖動的隨機性，峰峰值可能會有很大差異。可能需要重新測試幾次周期抖動才能獲得真正的平均值。
周期間抖動，測量周期間抖動的過程需要測量兩個完整時鐘周期的持續時間10，000次，并取兩者之間的差異。記錄的數據用于計算平均值和標準偏差值。峰值只是觀察到的周期的最大差異。如前所述，在確定周期抖動時，峰峰值可能會有很大差異，因此通常需要多次重新測試周期間抖動才能得出平均值。
時間間隔誤差 （TIE） 抖動，僅使用振蕩器時，測量TIE抖動非常困難。通常，需要直方圖來根據測量發生的頻率繪制測量值。下面顯示了 TIE 測量的抖動直方圖示例。在本例中，連續變量映射到 500 個箱中，數據集的總總體為 3，200，000。TIE 的平均值理論上為零，從此測量中可以看出，平均值為 0 nsec。對于此圖，分布近似于高斯分布，標準差為 1.3 psec。
相位噪聲、抖動和頻率控制元件，相位噪聲和抖動的存在會顯著降低各種應用的性能，例如無線通信、高速數據傳輸和雷達系統。它們可能會引入錯誤，降低信號質量并限制可實現的數據速率和傳輸距離。為了減輕相位噪聲和抖動的不利影響，精確的頻率控制元件至關重要。這些組件提供穩定的參考頻率、精密頻率調諧和低相位噪聲特性，以最大限度地減少時序誤差并保持信號完整性
PLL和頻率合成器廣泛用于嘗試精確的頻率控制并降低復雜系統中的相位噪聲和抖動。這些技術將使用反饋環路和高級濾波將輸出頻率與穩定基準同步，從而最大限度地減少相位噪聲和相關抖動。然而，頻率控制產品的選擇和設計對可實現的相位噪聲和抖動性能有直接影響。必須仔細考慮振蕩器穩定性和帶寬等因素，以確保最佳性能。簡而言之，如果系統性能需要干凈、穩定的時鐘，那么只有基于石英的石英晶體振蕩器才能實現抖動性能，這對于當今的許多應用至關重要。
總結
由信號中發生的短期相位波動引起的電相位噪聲是由稱為抖動的時域不穩定性引起的。抖動是高頻信號中信號脈沖的偏差。作為頻率質量和定時信號完整性的指標，相位噪聲和抖動總是相互關聯的。但是，最好記住，它們的指標通常是單獨查看的。本文展示了它們之間的關系，并且可以計算和比較相位噪聲和抖動性能。雖然當今具有適當濾波功能的PLL和時鐘分配芯片可以為大多數應用提供良好的抖動，但只有獨立的石英晶體振蕩器才能實現對當今許多應用至關重要的抖動性能。相位噪聲、抖動和頻率控制組件之間的關系是電子系統設計和優化的基礎。通過利用先進的頻率控制技術和針對相位噪聲和抖動控制優化的產品，可以減輕相位噪聲和抖動對系統的影響，從而實現高性能和可靠的通信系統。
| ECS原廠編碼 | 型號 | 尺寸 | 頻率 | 頻率容差 | 頻率穩定度 |
| ECS-320-CDX-2374 | CDX-2374 | 1.20mm x 1.00mm | 32 MHz | ±10ppm | |
| ECS-320-10-48-CKY-TR | ECX-1048 | 1.20mm x 1.00mm | 32 MHz | ±10ppm | ±10ppm |
| ECS-374-8-48-CKY-TR | ECX-1048 | 1.20mm x 1.00mm | 37.4 MHz | ±10ppm | ±10ppm |
| ECS-384-8-48-CKY-TR | ECX-1048 | 1.20mm x 1.00mm | 38.4 MHz | ±10ppm | ±10ppm |
| ECS-480-10-48-CKY-TR | ECX-1048 | 1.20mm x 1.00mm | 48 MHz | ±10ppm | ±10ppm |
| ECS-320-7-48B-JTM-TR5 | ECX-1048B | 1.20mm x 1.00mm | 32 MHz | ±20ppm | ±20ppm |
| ECS-320-8-48B-CKY-TR | ECX-1048B | 1.20mm x 1.00mm | 32 MHz | ±10ppm | ±10ppm |
| ECS-320-10-48B-CKY-TR | ECX-1048B | 1.20mm x 1.00mm | 32 MHz | ±10ppm | ±10ppm |
| ECS-480-10-48B-CKY-TR | ECX-1048B | 1.20mm x 1.00mm | 48 MHz | ±10ppm | ±10ppm |
| ECS-.327-6-1210-TR | ECX-1210 | 1.20mm x 1.00mm | 32.768 kHz | ±20ppm | |
| ECS-.327-7-1210-TR | ECX-1210 | 1.20mm x 1.00mm | 32.768 kHz | ±20ppm | |
| ECS-.327-9-1210-TR | ECX-1210 | 1.20mm x 1.00mm | 32.768 kHz | ±20ppm | |
| ECS-.327-12.5-1210-TR | ECX-1210 | 1.20mm x 1.00mm | 32.768 kHz | ±20ppm | |
| ECS-.327-6-1210B-N-TR | ECX-1210B | 1.20mm x 1.00mm | 32.768 kHz | ±20ppm | |
| ECS-.327-6-1210B-P-TR | ECX-1210B | 1.20mm x 1.00mm | 32.768 kHz | ±20ppm | |
| ECS-.327-12.5-1210B-N-TR | ECX-1210B | 1.20mm x 1.00mm | 32.768 kHz | ±20ppm | |
| ECS-.327-5-16-TR | ECX-16 | 1.60mm x 1.00mm | 32.768 kHz | ±20ppm | |
| ECS-.327-6-16-TR3 | ECX-16 | 1.60mm x 1.00mm | 32.768 kHz | ±20ppm | |
| ECS-.327-7-16-C-TR | ECX-16 | 1.60mm x 1.00mm | 32.768 kHz | ±10ppm | |
| ECS-.327-7-16-TR3 | ECX-16 | 1.60mm x 1.00mm | 32.768 kHz | ±20ppm | |
| ECS-.327-7-16-TR | ECX-16 | 1.60mm x 1.00mm | 32.768 kHz | ±20ppm | |
| ECS-.327-9-16-TR | ECX-16 | 1.60mm x 1.00mm | 32.768 kHz | ±20ppm | |
| ECS-.327-12.5-16-TR3 | ECX-16 | 1.60mm x 1.00mm | 32.768 kHz | ±20ppm | |
| ECS-.327-12.5-16-TR | ECX-16 | 1.60mm x 1.00mm | 32.768 kHz | ±20ppm | |
| ECS-.327-6-16R-TR | ECX-16R | 1.60mm x 1.00mm | 32.768 kHz | ±20ppm | |
| ECS-320-CDX-2292 | CDX-2292 | 1.60mm x 1.20mm | 32 MHz | ±10ppm | ±20ppm |
| ECS-240-8-47-CKM-TR | ECX-1247 | 1.60mm x 1.20mm | 24 MHz | ±10ppm | ±10ppm |
| ECS-240-8-47-JTN-TR | ECX-1247 | 1.60mm x 1.20mm | 24 MHz | ±20ppm | ±20ppm |
| ECS-240-10-47-CKM-TR | ECX-1247 | 1.60mm x 1.20mm | 24 MHz | ±10ppm | ±10ppm |
| ECS-260-8-47-CKM-TR | ECX-1247 | 1.60mm x 1.20mm | 26 MHz | ±10ppm | ±10ppm |
| ECS-260-8-47-JTM-TR | ECX-1247 | 1.60mm x 1.20mm | 26 MHz | ±20ppm | ±20ppm |
| ECS-260-8-47-JTN-TR | ECX-1247 | 1.60mm x 1.20mm | 26 MHz | ±20ppm | ±20ppm |
| ECS-260-9-47-CKM-TR | ECX-1247 | 1.60mm x 1.20mm | 26 MHz | ±10ppm | ±10ppm |
| ECS-320-8-47-CKM-TR3 | ECX-1247 | 1.60mm x 1.20mm | 32 MHz | ±10ppm | ±10ppm |
| ECS-320-8-47-CKM-TR | ECX-1247 | 1.60mm x 1.20mm | 32 MHz | ±10ppm | ±10ppm |
| ECS-320-8-47-JTN-TR | ECX-1247 | 1.60mm x 1.20mm | 32 MHz | ±20ppm | ±20ppm |
| ECS-320-CDX-2152 | ECX-1247 | 1.60mm x 1.20mm | 32 MHz | ±10ppm | ±10ppm |
| ECS-360-8-47-JTN-TR | ECX-1247 | 1.60mm x 1.20mm | 36 MHz | ±20ppm | ±20ppm |
| ECS-384-10-47-CKM-TR | ECX-1247 | 1.60mm x 1.20mm | 38.4 MHz | ±10ppm | ±10ppm |
| ECS-400-8-47-JTN-TR | ECX-1247 | 1.60mm x 1.20mm | 40 MHz | ±20ppm | ±20ppm |
| ECS-480-8-47-JTN-TR | ECX-1247 | 1.60mm x 1.20mm | 48 MHz | ±20ppm | ±20ppm |
| ECS-520-8-47-CKM-TR | ECX-1247 | 1.60mm x 1.20mm | 52 MHz | ±10ppm | ±10ppm |
| ECS-320-6-47B2-CTN-TR | ECX-1247B2 | 1.60mm x 1.20mm | 32 MHz | ±10ppm | ±20ppm |
| ECS-320-8-47B2-CTN-TR | ECX-1247B2 | 1.60mm x 1.20mm | 32 MHz | ±10ppm | ±20ppm |
| ECS-384-10-47B2-CKY-TR | ECX-1247B2 | 1.60mm x 1.20mm | 38.4 MHz | ±10ppm | ±10ppm |
| ECx-1247B2 | ECX-1247B2 | 1.60mm x 1.20mm | 24 MHz ~ 80 MHz | ±10ppm | ±20ppm |
| ECS-240-6-47B-CKM-TR | ECX-1247B | 1.60mm x 1.20mm | 24 MHz | ±10ppm | ±10ppm |
| ECS-240-8-47B-7KM-TR | ECX-1247B | 1.60mm x 1.20mm | 24 MHz | ±7ppm | ±10ppm |
| ECS-271.2-10-47B-JTN-TR | ECX-1247B | 1.60mm x 1.20mm | 27.120 MHz | ±20ppm | ±20ppm |
| ECS-320-6-47B-CKY-TR | ECX-1247B | 1.60mm x 1.20mm | 32 MHz | ±10ppm | ±10ppm |
| ECS-320-6-47B-CTN-TR | ECX-1247B | 1.60mm x 1.20mm | 32 MHz | ±10ppm | ±20ppm |
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