石英晶体振荡器通常用于微处理器和微控制器应用,以产生所有后续时序所基于的时钟脉冲.专用振荡器,如TCXOs和VCXOs,在通信应用中可用作合成器,混频器和锁相环的本地振荡器.在所有情况下,晶体振荡器规格使用的术语可能是许多设计工程师不熟悉的,但对于选择合适的振荡器型号来说却是至关重要的.这篇文章将"揭开"一些有用术语的神秘面纱.
选择石英振荡器时,一个很好的起点是振荡器在应用中要驱动的负载类型.大多数振荡器设计都经过优化,以驱动特定类型的负载,无论是TTL,CMOS,ECL还是模拟负载.对于CMOS和HCMOS器件,时钟输入引脚通常具有输入电容规格,这是振荡器必须驱动的负载.
最常见的数字应用要求5伏HCMOS时钟输入.如果目的是并行驱动几个负载,电容值加在一起.对于HCMOS负载,一个好的经验法则是每个栅极5pF.
频率
典型的晶体振荡器频率范围在1.8MhZ和70MHz之间,某些型号的频率超出此范围.稳定性晶体振荡器在特定温度范围内偏离所需频率的程度.稳定性度量单位为百万分之几(ppm),包括室温容差,温度,负载变化,电源电压变化,老化,冲击和振动.
最常见的稳定性是从0℃到70℃的100ppm(例如,稳定性为100ppm的10兆赫兹振荡器的频率变化为1000赫兹).晶体振荡器的稳定性更高(50ppm和25ppm),这取决于所需的频率和型号.
振荡器输出
用于数字应用的振荡器的输出形式是梯形波.波形用以下术语指定:
上升时间,从逻辑0阈值(Vol)到逻辑1阈值(Voh);
对称性,逻辑1的时间相对于总周期的比率;
下降时间,从Voh到Vol
负载非常轻时,上升沿和下降沿最快.这是处理辐射时要考虑的一个重要因素.
Fox JITO(tm)(即时振荡器(tm))系列晶体振荡器以各种可用封装显示
一些石英晶振型号的输出可以是三态的,这意味着可以使用引脚1进行控制来打开或关闭输出.禁用时,输出变为高阻抗.例如,这允许自动测试设备在不加载信号的情况下使用其内部时钟源.对于三态模型,输出与控制引脚上的脉冲异步,因为振荡器仍在运行,只有输出缓冲器关闭.
可用封装
该封装保持振荡器的最终形式.14针金属DIP仍然是最受欢迎的型号.然而,表面安装振荡器,如微型陶瓷(5×7毫米),预计将在不久的将来取代通孔式振荡器.
这些样式以及半尺寸的8引脚DIP石英谐振器如图1所示.还有各种其他SMD晶振振荡器封装可供选择.
专业振荡器
VCXO是一种压控晶体振荡器.它的输入引脚允许输出频率根据电压而改变.它可以调整的范围叫做可拉性.虚电路比虚电路的可拉性小得多.频率在此范围内变化的速度是调制带宽.理想情况下,可拉性与控制电压的关系曲线是完全线性的.在实际应用中,这种理想总是有一些变化.典型规格可能表示线性度为10%.
TCXOs是温度补偿晶体振荡器.这些有源晶振振荡器在手机应用中的典型稳定性为-30℃至+75℃范围内的2.5ppm.TCXOs的典型输出为10KW和15pF并联负载下的1.0Vp-p限幅正弦波.一些TCXO模块还具有电压控制功能和/或机械频率调节功能.这允许对频率进行微调,以消除负载,老化等影响.
指定便携式应用
低功耗石英晶体振荡器针对3.0V的电源电压进行了优化,通常用于便携式应用,如笔记本电脑及其插件外设.这些振荡器还具有待机功能,振荡器可以"进入睡眠状态",不使用时功耗低至10mA,满载时最大功耗为2mA.新兴的逻辑技术可能会产生对电源电压更低的振荡器的未来需求.晶体振荡器的输入电流往往随着频率和负载而上升.
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