時鐘振蕩器:標準時鐘振蕩器是常用的振蕩器類型,幾乎應用于電子行業的各個方面.時鐘振蕩器用于建立用于定時目的的參考頻率.典型的應用是計算機中事件的排序.時鐘振蕩器是利用了晶體的壓電效應制造的,當在晶片的兩面上加交變電壓時,晶片會反復的機械變形而產生振動,而這種機械振動又會反過來產生交變電壓.一下
這些應用筆記的目的是幫助客戶指定時鐘振蕩器.有關ECS提供的振蕩器類型的背景信息,以及一些常見的定義和有用的公式.ECS晶振產品系列包括時鐘振蕩器,TCXO晶振,VCXO晶振,VCTCXO晶振和VCO晶振.
晶體控制時鐘振蕩器通常包括放大器和反饋網絡,選擇放大器輸出的一部分并將其返回到放大器輸入.這種電路的簡化框圖如下(圖1)所示.
圖1)晶體控制時鐘振蕩器的簡化框圖
振蕩器振蕩的基本標準是:1.開環增益必須大于振蕩器環路周圍的損耗和2.振蕩器環路周圍的相移必須為0或360度.
振蕩器可用于生成不同類型的波形.振蕩器產生的最常見波形類型是正弦波和方波.
下面列出了用于指定時鐘振蕩器的主要參數.
邏輯TTL,HCMOS:通常,HCMOS振蕩器帶有驅動TTL電路(反之亦然).隨著IC制造商停止供應許多常見的TTLIC,業界正逐漸遠離TTL邏輯.大多數ECS時鐘振蕩器兼容HCMOS/TTL.
頻率穩定性:最常見的穩定性是25,50和100PPM.總體穩定性通常包括25°C時的精度,由于工作溫度,輸入電壓,老化,沖擊和振動的變化而產生的影響.±100PPM穩定性是最受歡迎的,因為它足以運行微處理器.電信行業一直在朝著更緊湊和更緊密的穩定方向發展.在商業(0-70°C)應用中不再提供超過±100PPM的穩定性,因為標準過程控制至少可以實現這種穩定性.要求50PPM通常要貴一點.需要25PPM的時鐘振蕩器會顯著影響價格.對于超過25PPM穩定性應用,請咨詢工廠或考慮TCXO晶振.
TCXO(溫度補償晶體振蕩器)
通常由緊公差石英晶體諧振器,溫度補償網絡,振蕩器電路和由輸出要求確定的各種緩沖和/或輸出級組成.當電容器與晶體單元串聯插入時,晶體具有頻率變化的特性,如圖2所示(圖2)
圖2)晶體單元的負載電容特性
利用上述特性,可以通過在振蕩外觀中插入由熱敏電阻,電阻和電容組成的溫度補償電路來穩定頻率,如圖3所示.溫度補償網絡用于檢測環境溫度并以降低晶振的頻率與溫度效應的方式“拉”晶體頻率.
圖3)溫度補償電路
當總體穩定性需求大于時鐘振蕩器時,通常需要TCXO.此外,TCXO的長期老化效應優于大多數時鐘振蕩器.
輸入電壓:大多數TCXO設計為在5VDC,3.3VDC或兩者的組合下工作.
射頻輸出:TCXO可以制造各種類型的輸出：正弦波,限幅正弦波,TTL,HCMOS和ECL.務必指定所需的輸出類型,信號要求和振蕩器驅動的負載.
TCXO還具有頻率調整功能,允許將振蕩器重新調整到其中心頻率以補償老化.可以通過以下方式提供該調整.
1)振蕩器內的機械調整(內部修整器)可通過機柜中的孔進入.
2)通過外殼中的引線進行電氣調節,用于遠程定位電位器或電壓.使用這種技術的振蕩器稱為溫度補償電壓控制晶體振蕩器或TCVCXO.
3)機械和電氣調整的組合.
VCXO(壓控晶體振蕩器)是晶體控制的振蕩器,其中輸出頻率可通過改變振蕩器電路內可變電容器(變容二極管)上的外部控制電壓來調節.由控制電壓的變化引起的相關頻率變化稱為可牽引性.VCXO廣泛用于電信,儀器儀表和其他需要穩定但可電調諧的振蕩器的電子設備中.
變容二極管是一種半導體器件,設計用于在向其施加電壓時充當可變電容器.當與晶體串聯使用時,如圖4所示,改變控制電壓會導致二極管電容發生變化.電容的這種變化導致總晶體負載電容改變并隨后引起晶體頻率的變化.
圖4)典型的VCXO電路
由于VCXO在數字數據傳輸中的應用日益增長,相位抖動(短期穩定性)已成為一個重要的考慮因素.相位抖動提供了確定何時發生相變的精確方法.
