晶體振蕩器被廣泛應(yīng)用到軍、民通信設(shè)備,雷達(dá)導(dǎo)航測控,電子儀器,家用電器,GPS,汽車電子,計算機(jī)及外設(shè)等。各種類型的晶振都有自己的獨特性能,但各類型的不少特性互相交叉。不同類型晶振有不同的特點,技術(shù)指標(biāo)上有很大的差別。選用晶振應(yīng)從下列方面考慮:
1、確定產(chǎn)品基本需求
首先需要確定晶體振蕩器的基本需求,包括:輸出頻率、輸出波形、電源電壓、外形尺寸、封裝形式及有關(guān)裝配要求。
其次要使晶振的“整體性能”趨于平衡、合理,這就需要權(quán)衡諸如穩(wěn)定度、工作溫度范圍、晶體老化效應(yīng)、相位噪聲、成本等多方面因素,這里的成本不僅僅包含器件的價格,而且包含產(chǎn)品全壽命的使用成本。
設(shè)計工程師要慎重決定應(yīng)用的實際需要,然后規(guī)定晶振的性能。指標(biāo)愈高意味著花錢愈多。
2、整個工作溫度范圍的穩(wěn)定度
晶體振蕩器的主要特性之一是工作溫區(qū)內(nèi)的穩(wěn)定性,它是決定晶振價格的重要因素。穩(wěn)定性愈高或溫度范圍愈寬,器件的價格亦愈高。倘若-30~+70℃已經(jīng)夠用,那么就不必去追求更寬的溫度范圍。如果要求穩(wěn)定性優(yōu)于0.2ppm,那么就只能選擇恒溫晶振,或者選擇性能更可靠也更昂貴的原子鐘。如果要求穩(wěn)定性介于±0.2~±0.5ppm 之間,并且明確規(guī)定了溫度范圍和輸出頻率,那么既可以選擇恒溫晶振,也可以選擇采用ASIC(專用集成電路)進(jìn)行溫度補償?shù)臏匮a晶振。穩(wěn)定度在±0.5~±10ppm 范圍內(nèi),溫補晶振是**選擇。在±10~±20ppm范圍內(nèi),如果其他方面的要求不是很高,那么價格低廉的普通晶振就足以勝任。與穩(wěn)定度有關(guān)的其他因素還包括電源電壓、負(fù)載變化、相位噪聲和抖動,這些指標(biāo)應(yīng)該規(guī)定出來。有時還需要提出振動、沖擊以及電磁干擾(EMI)方面的指標(biāo),軍用品和宇航設(shè)備的要求往往更多,比如壓力變化時的容差、受輻射時的容差,等等。
在本手冊中,我們通常能提供**寬工作溫度范圍達(dá)-40~+70℃的恒溫、低相噪的晶振產(chǎn)品,穩(wěn)定度可為10-7~10-9 量級。特殊要求可致電與我公司協(xié)商。
3、老化因素
晶體老化會使輸出頻率按照對數(shù)曲線發(fā)生變化,可用規(guī)定時限后的**變化率(如±10ppb/天,加電72小時后),或規(guī)定的時限內(nèi)的總頻率變化(如:±1ppm/**年和±5ppm/十年)來表示。溫補晶振的頻率老化率為:±0.5ppm~±2ppm/**年,(除特殊情況,溫補晶振很少采用每天頻率老化率的指標(biāo),因為即使在實驗室的條件下,溫度變化引起的頻率變化也將大大超過溫補晶振每天的頻率老化,因此這個指標(biāo)失去了實際的意)。恒溫晶振的頻率老化率為:±0.5ppb~±0.5ppm。老化率指標(biāo)要求高意味著生產(chǎn)周期長,應(yīng)給生產(chǎn)商足夠的時間對晶振進(jìn)行老化。同時也意味著成本的增加。使用10年以上的晶體諧振器,其老化速度大約是3倍,因此,通訊設(shè)備生產(chǎn)商一般在8~10年會更新相關(guān)設(shè)備或部件。采用特殊的晶體加工工藝可以改善這種情況(如采用冷壓焊的SC切晶體諧振器),也可以采用頻率調(diào)節(jié)的辦法解決。
4、相位噪聲和抖動
在頻域測量獲得的相位噪聲是短期穩(wěn)定度的真實量度。它可測量到中心頻率的1Hz之內(nèi)和通常測量到1MHz。晶振的相位噪聲在遠(yuǎn)離中心頻率的頻率下有所改善。溫補晶振和恒溫晶振以及其它利用基波或諧波方式的晶振具有**的相位噪聲性能。采用數(shù)字補償?shù)臏匮a晶振比采用模擬補償?shù)臏匮a晶振一般呈現(xiàn)較差的相位噪聲性能,但表現(xiàn)了較好的溫度穩(wěn)定性。各級別相位噪聲指標(biāo)是決定晶振價格的重要因素,低的相位噪聲代表著高的價格。
抖動與相位噪聲相關(guān),但是它在時域下測量。以微微秒表示的抖動可用有效值或峰—峰值測出。許多應(yīng)用,例如通信網(wǎng)絡(luò)、無線數(shù)據(jù)傳輸、ATM和SONET要求必須滿足嚴(yán)格的抖動指標(biāo)。需要密切注意在這些系統(tǒng)中應(yīng)用的晶振的抖動和相位噪聲特性。
5、環(huán)境條件
晶振實際應(yīng)用的環(huán)境需要慎重考慮。例如高強度的振動或沖擊會給晶振帶來問題。晶體諧振器是加速度敏感元件,除了可能產(chǎn)生物理損壞,振動或沖擊可在某些頻率下引起錯誤的動作。這些外部感應(yīng)的擾動會產(chǎn)生頻率跳動、增加噪聲份量以及間歇性晶振失效。采用特殊的晶體加工工藝可以改善這種情況(如采用多點支撐冷壓焊的SC 切晶體諧振器),也可采取減振措施。具體要求可與我們聯(lián)系。
在我們產(chǎn)品的企軍標(biāo)中,振動、沖擊和密封篩選試驗不是必做項目,只有在用戶有明確要求時才進(jìn)行。
EMI是另一個要優(yōu)先考慮的問題。除了采用合適的PCB母板布局技術(shù),重要的是選擇可提供輻射量**小的時鐘晶振。一般來說,具有較慢上升/下降時間的晶振呈現(xiàn)較好的EMI特性。在濕度大的環(huán)境下,我們建議設(shè)計師選用沒有微調(diào)孔的晶振產(chǎn)品,需要調(diào)頻時可選擇外置調(diào)節(jié)方式。
6、體積
與其它電子元件相似,晶振亦采用愈來愈小型的封裝。通常較小型的器件比較大型的表面貼裝或直插封裝器件更昂貴。所以,小型封裝往往要在性能、輸出選擇和頻率選擇之間作出折衷。器件選型時一般都要留出一些余量,以保證產(chǎn)品的可靠性。選用較的器件可以進(jìn)一步降低失效概率,帶來潛在的效益,這一點在比較產(chǎn)品價格的時候也要考慮到。
7、產(chǎn)品定制
因為客戶的具體應(yīng)用不一樣,所以本公司產(chǎn)品均可定制,用戶可根據(jù)需要定制不同封裝、不同功能的產(chǎn)品。我們已按用戶的要求定制的產(chǎn)品有:一分多路輸出晶振組合、多路選一輸出晶振組合、多路同時輸出晶振組合、鎖相晶振、有檢波輸出功能的晶振、軟線輸出晶振、高諧波抑制晶振等等。詳情請致電垂詢。