石英晶體振蕩器通常用于微處理器和微控制器應(yīng)用,以產(chǎn)生所有后續(xù)時序所基于的時鐘脈沖.專用振蕩器,如TCXOs和VCXOs,在通信應(yīng)用中可用作合成器,混頻器和鎖相環(huán)的本地振蕩器.在所有情況下,晶體振蕩器規(guī)格使用的術(shù)語可能是許多設(shè)計(jì)工程師不熟悉的,但對于選擇合適的振蕩器型號來說卻是至關(guān)重要的.這篇文章將"揭開"一些有用術(shù)語的神秘面紗.
選擇石英振蕩器時,一個很好的起點(diǎn)是振蕩器在應(yīng)用中要驅(qū)動的負(fù)載類型.大多數(shù)振蕩器設(shè)計(jì)都經(jīng)過優(yōu)化,以驅(qū)動特定類型的負(fù)載,無論是TTL,CMOS,ECL還是模擬負(fù)載.對于CMOS和HCMOS器件,時鐘輸入引腳通常具有輸入電容規(guī)格,這是振蕩器必須驅(qū)動的負(fù)載.
最常見的數(shù)字應(yīng)用要求5伏HCMOS時鐘輸入.如果目的是并行驅(qū)動幾個負(fù)載,電容值加在一起.對于HCMOS負(fù)載,一個好的經(jīng)驗(yàn)法則是每個柵極5pF.
頻率
典型的晶體振蕩器頻率范圍在1.8MhZ和70MHz之間,某些型號的頻率超出此范圍.穩(wěn)定性晶體振蕩器在特定溫度范圍內(nèi)偏離所需頻率的程度.穩(wěn)定性度量單位為百萬分之幾(ppm),包括室溫容差,溫度,負(fù)載變化,電源電壓變化,老化,沖擊和振動.
最常見的穩(wěn)定性是從0℃到70℃的100ppm(例如,穩(wěn)定性為100ppm的10兆赫茲振蕩器的頻率變化為1000赫茲).晶體振蕩器的穩(wěn)定性更高(50ppm和25ppm),這取決于所需的頻率和型號.
振蕩器輸出
用于數(shù)字應(yīng)用的振蕩器的輸出形式是梯形波.波形用以下術(shù)語指定:
上升時間,從邏輯0閾值(Vol)到邏輯1閾值(Voh);
對稱性,邏輯1的時間相對于總周期的比率;
下降時間,從Voh到Vol
負(fù)載非常輕時,上升沿和下降沿最快.這是處理輻射時要考慮的一個重要因素.
Fox JITO(tm)(即時振蕩器(tm))系列晶體振蕩器以各種可用封裝顯示
一些石英晶振型號的輸出可以是三態(tài)的,這意味著可以使用引腳1進(jìn)行控制來打開或關(guān)閉輸出.禁用時,輸出變?yōu)楦咦杩?例如,這允許自動測試設(shè)備在不加載信號的情況下使用其內(nèi)部時鐘源.對于三態(tài)模型,輸出與控制引腳上的脈沖異步,因?yàn)檎袷幤魅栽谶\(yùn)行,只有輸出緩沖器關(guān)閉.
可用封裝
該封裝保持振蕩器的最終形式.14針金屬DIP仍然是最受歡迎的型號.然而,表面安裝振蕩器,如微型陶瓷(5×7毫米),預(yù)計(jì)將在不久的將來取代通孔式振蕩器.
這些樣式以及半尺寸的8引腳DIP石英諧振器如圖1所示.還有各種其他SMD晶振振蕩器封裝可供選擇.
專業(yè)振蕩器
VCXO是一種壓控晶體振蕩器.它的輸入引腳允許輸出頻率根據(jù)電壓而改變.它可以調(diào)整的范圍叫做可拉性.虛電路比虛電路的可拉性小得多.頻率在此范圍內(nèi)變化的速度是調(diào)制帶寬.理想情況下,可拉性與控制電壓的關(guān)系曲線是完全線性的.在實(shí)際應(yīng)用中,這種理想總是有一些變化.典型規(guī)格可能表示線性度為10%.
TCXOs是溫度補(bǔ)償晶體振蕩器.這些有源晶振振蕩器在手機(jī)應(yīng)用中的典型穩(wěn)定性為-30℃至+75℃范圍內(nèi)的2.5ppm.TCXOs的典型輸出為10KW和15pF并聯(lián)負(fù)載下的1.0Vp-p限幅正弦波.一些TCXO模塊還具有電壓控制功能和/或機(jī)械頻率調(diào)節(jié)功能.這允許對頻率進(jìn)行微調(diào),以消除負(fù)載,老化等影響.
指定便攜式應(yīng)用
低功耗石英晶體振蕩器針對3.0V的電源電壓進(jìn)行了優(yōu)化,通常用于便攜式應(yīng)用,如筆記本電腦及其插件外設(shè).這些振蕩器還具有待機(jī)功能,振蕩器可以"進(jìn)入睡眠狀態(tài)",不使用時功耗低至10mA,滿載時最大功耗為2mA.新興的邏輯技術(shù)可能會產(chǎn)生對電源電壓更低的振蕩器的未來需求.晶體振蕩器的輸入電流往往隨著頻率和負(fù)載而上升.
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