晶振的主要参数分类应用

晶振分类虽然多种多样,但是晶振的作用无非是以下2种:

为系统提供基本的时钟信号。

一个系统共用一个晶振,便于各部分保持同步(有些通讯系统的基频和射频虽然使用不同的晶振,但是通过电子调频保持同步)。

与锁相环电路配合使用,以提供系统所需的时钟频率(如果不同子系统需要不同频率的时钟信号,可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供)。

结合应用场景中系统的需求,来看需要的是各个参数已定的直接应用的晶振,还是根据调试需求去匹配阻容调试的晶体。

在以前的文章中,也说明了,晶振在电气上可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络,这个网络有两个谐振点,以频率的高低分,其中较低的频率是串联谐振,较高的频率是并联谐振。由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近,在这个特别窄的频率范围内,晶振等效为一个电感,所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路

晶振等效电路

所以,振荡器的实质都是一样的。就像玩乐高一样,不同的配置和组合决定了振荡器不同的参数和特点。如表一之中的五种振荡器便在精度、EMI特性、敏感温湿度、功耗等不一样,也因此应用于不同的产品有不同的优势。

不同振荡器的特点

既然说晶振是是数字电路的心脏,也因此是数字电路不可能不需要晶振。虽然处处可见无处不在,但笔者将晶振的应用分为常见的六大类:消费电子、智能家居、网络通信、汽车电子、医疗系统、工业控制。(航天航空产品有着更高的要求,在此不论)

如何选型,标准是什么,我们需要从两个方面来扩展,分别是一般选型标准,和这些应用领域的具体要求。

一般晶振的基本参数我们在上一篇文章中已然说过,具体到工程师如何设计便是结合晶振的主要参数来看,主要有以下几个参数:

振荡器的稳定性可简单地表述为:由于某些原因引起的频率变化除以中心频率。(即:稳定性=频率变化÷中心频率)

要选择输出波形以匹配振荡器将在系统中驱动的负载。

较为常见的输出之一是CMOS即以驱动逻辑电平输入(GND-VDD之间的方波)。差分方波(有两个180°异相输出、快速上升/下降时间、抖动小)通常在高于约100MHz的较高频率时使用。

LVPECL和LVDS是比较通用的类型。如果振荡器用于驱动RF组件、如混频器或其它具有50Ω输入阻抗的器件,则通常会指定某个功率级别的正弦波输出。

封装尺寸和外形

总体来说,根据参数和具体应用场景选型时一般都要留出一些余量,以保证产品的可靠性。选用规格较高的器件可以进一步降低失效概率。而要使振荡器的“整体性能”趋于平衡、合理,这就需要权衡诸如稳定度、工作温度范围、晶体老化效应、相位噪声、成本等多方面因素,从成本和产品寿命两个方面权衡考虑。

以上便是晶振的主要参数分类应用的相关内容,如果大家对这方面比较感兴趣,欢迎到电子制造展参观交流。

来源:可靠性技术交流