射频篇(一) 模拟、射频器件学习(1) —— 晶振(OSC)
1、介紹
????????晶振全稱為晶體振蕩器,其作用在于產(chǎn)生原始的時(shí)鐘頻率,這個(gè)頻率經(jīng)過頻率發(fā)生器的放大或縮小后就成了電路中各種不同的總線頻率。
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2、主要原理
????????在石英晶片上加上交變電壓,晶體就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng),機(jī)械形變振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場,盡管這種交變電場的電壓極其微弱,但其振動(dòng)頻率是十分穩(wěn)定的。當(dāng)外加交變電壓的頻率與晶片的固有頻率(與切割后的晶片尺寸有關(guān),晶體愈薄,切割難度越大,諧振頻率越高)相等時(shí),機(jī)械振動(dòng)的幅度將急劇增加,這種現(xiàn)象稱為“壓電諧振”。
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3、主要分類
3.1、簡單晶振(XO)
????????這是最基本的類型,其穩(wěn)定性完全由晶體諧振器本身的固有特性決定。
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3.2、溫度補(bǔ)償晶振(TCXO)
????????如果固有頻率與石英晶體的溫度穩(wěn)定性不能滿足應(yīng)用要求,可以采用溫度補(bǔ)償單元。 TCXO使用溫度感測器件以及產(chǎn)生電壓曲線的電路,在整個(gè)溫度范圍內(nèi),該電壓曲線與晶體的頻率變化趨勢完全相反,所以可理想地抵消晶體的漂移。
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3.3、恒溫控制晶振(OCXO)
????????具有烤腔的振蕩器將晶體加熱到更高溫度,該被控溫度使得即使環(huán)境溫度可能變化很大,晶體的溫度也保持穩(wěn)定。由于晶體的溫度和振蕩器的敏感部分的變化很小,頻率-環(huán)境溫度穩(wěn)定性得到顯著改善。
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3.4、壓控晶振(VCXO)
??????????能夠調(diào)諧或調(diào)整振蕩器的頻率,以便將其鎖相到鎖相環(huán)中的參考、或還可能是對波形進(jìn)行調(diào)制。
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4、基本參數(shù)
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4.1、輸出頻率
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????????晶體元件規(guī)定的頻率。(Hz,KHz,MHz);
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4.2、頻率穩(wěn)定性和溫度范圍
????? ? ?所需的頻率穩(wěn)定性由系統(tǒng)要求確定。振蕩器的穩(wěn)定性可簡單地表述為由于某些原因引起的頻率變化除以中心頻率。
????? ? ?計(jì)算公式: 。
????? ?例如,如果振蕩器輸出頻率為10MHz,并且隨溫度變化了20Hz,則其溫度穩(wěn)定性為:20/ 10,000,000 = 2x10-6 = 2ppm。晶振的典型穩(wěn)定性可以在100ppm至0.001ppm之間。頻率穩(wěn)定性通常由應(yīng)用要求決定,并進(jìn)而確定將需要的晶振類型。振蕩器必須工作的溫度范圍是確定可以達(dá)到的穩(wěn)定性的主要因素。
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4.3、尺寸大小??? ??
????????布板的時(shí)候?qū)﹂L寬高的要求。
4.4、工作溫度? ??
????????晶體能穩(wěn)定工作的溫度范圍。
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4.5、工作電壓
????????指有源晶振工作時(shí)的供電電壓。
4.6、總頻差
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????????由于指定或多種原因引起的工作頻率對于標(biāo)稱頻率的最大允許偏差。主要由調(diào)整頻差和溫度頻差構(gòu)成。
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4.7、基準(zhǔn)溫度
????????一般值25℃±2℃,對溫控晶體元件是指控溫范圍的中點(diǎn)。
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總結(jié)
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