時(shí)鐘振蕩器:標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘振蕩器是常用的振蕩器類型,幾乎應(yīng)用于電子行業(yè)的各個(gè)方面.時(shí)鐘振蕩器用于建立用于定時(shí)目的的參考頻率.典型的應(yīng)用是計(jì)算機(jī)中事件的排序.時(shí)鐘振蕩器是利用了晶體的壓電效應(yīng)制造的,當(dāng)在晶片的兩面上加交變電壓時(shí),晶片會(huì)反復(fù)的機(jī)械變形而產(chǎn)生振動(dòng),而這種機(jī)械振動(dòng)又會(huì)反過來(lái)產(chǎn)生交變電壓.一下

這些應(yīng)用筆記的目的是幫助客戶指定時(shí)鐘振蕩器.有關(guān)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(chǎn)品系列包括時(shí)鐘振蕩器,TCXO晶振,VCXO晶振,VCTCXO晶振和VCO晶振.

晶體控制時(shí)鐘振蕩器通常包括放大器和反饋網(wǎng)絡(luò),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(jiǎn)化框圖如下(圖1)所示.

圖1)晶體控制時(shí)鐘振蕩器的簡(jiǎn)化框圖

振蕩器振蕩的基本標(biāo)準(zhǔn)是:1.開環(huán)增益必須大于振蕩器環(huán)路周圍的損耗和2.振蕩器環(huán)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(chǎn)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(shí)鐘振蕩器的主要參數(shù).

邏輯TTL,HCMOS:通常,HCMOS振蕩器帶有驅(qū)動(dòng)TTL電路(反之亦然).隨著IC制造商停止供應(yīng)許多常見的TTLIC,業(yè)界正逐漸遠(yuǎn)離TTL邏輯.大多數(shù)ECS時(shí)鐘振蕩器兼容HCMOS/TTL.

頻率穩(wěn)定性:最常見的穩(wěn)定性是25,50和100PPM.總體穩(wěn)定性通常包括25°C時(shí)的精度,由于工作溫度,輸入電壓,老化,沖擊和振動(dòng)的變化而產(chǎn)生的影響.±100PPM穩(wěn)定性是最受歡迎的,因?yàn)樗阋赃\(yùn)行微處理器.電信行業(yè)一直在朝著更緊湊和更緊密的穩(wěn)定方向發(fā)展.在商業(yè)(0-70°C)應(yīng)用中不再提供超過±100PPM的穩(wěn)定性,因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)過程控制至少可以實(shí)現(xiàn)這種穩(wěn)定性.要求50PPM通常要貴一點(diǎn).需要25PPM的時(shí)鐘振蕩器會(huì)顯著影響價(jià)格.對(duì)于超過25PPM穩(wěn)定性應(yīng)用,請(qǐng)咨詢工廠或考慮TCXO晶振.

TCXO(溫度補(bǔ)償晶體振蕩器)

通常由緊公差石英晶體諧振器,溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò),振蕩器電路和由輸出要求確定的各種緩沖和/或輸出級(jí)組成.當(dāng)電容器與晶體單元串聯(lián)插入時(shí),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(fù)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(bǔ)償電路來(lái)穩(wěn)定頻率,如圖3所示.溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)用于檢測(cè)環(huán)境溫度并以降低晶振的頻率與溫度效應(yīng)的方式“拉”晶體頻率.

圖3)溫度補(bǔ)償電路

當(dāng)總體穩(wěn)定性需求大于時(shí)鐘振蕩器時(shí),通常需要TCXO.此外,TCXO的長(zhǎng)期老化效應(yīng)優(yōu)于大多數(shù)時(shí)鐘振蕩器.

輸入電壓:大多數(shù)TCXO設(shè)計(jì)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(wù)必指定所需的輸出類型,信號(hào)要求和振蕩器驅(qū)動(dòng)的負(fù)載.

TCXO還具有頻率調(diào)整功能,允許將振蕩器重新調(diào)整到其中心頻率以補(bǔ)償老化.可以通過以下方式提供該調(diào)整.

1)振蕩器內(nèi)的機(jī)械調(diào)整(內(nèi)部修整器)可通過機(jī)柜中的孔進(jìn)入.

2)通過外殼中的引線進(jìn)行電氣調(diào)節(jié),用于遠(yuǎn)程定位電位器或電壓.使用這種技術(shù)的振蕩器稱為溫度補(bǔ)償電壓控制晶體振蕩器或TCVCXO.

3)機(jī)械和電氣調(diào)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(nèi)可變電容器(變?nèi)荻O管)上的外部控制電壓來(lái)調(diào)節(jié).由控制電壓的變化引起的相關(guān)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(wěn)定但可電調(diào)諧的振蕩器的電子設(shè)備中.

變?nèi)荻O管是一種半導(dǎo)體器件,設(shè)計(jì)用于在向其施加電壓時(shí)充當(dāng)可變電容器.當(dāng)與晶體串聯(lián)使用時(shí),如圖4所示,改變控制電壓會(huì)導(dǎo)致二極管電容發(fā)生變化.電容的這種變化導(dǎo)致總晶體負(fù)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(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸中的應(yīng)用日益增長(zhǎng),相位抖動(dòng)(短期穩(wěn)定性)已成為一個(gè)重要的考慮因素.相位抖動(dòng)提供了確定何時(shí)發(fā)生相變的精確方法.