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  • 晶振商城告诉你8个重要(也是基本的)振荡器参数
  • 阅读量:580

  选择电子元件时,您首先想到的是什么?可能是处理器或系统中其他重要内容。即使时钟提供了系统中所有信号所依赖的心跳信号,定时组件也可能是您最担心的事情。
  
  选择这些必不可少的定时组件似乎是一个简单的过程,但是要考虑许多因素,这些因素会影响系统性能。那么最重要的规格和注意事项是什么?这是振荡器最重要参数的简短列表以及它们为何如此重要。当然,还有更多细节需要考虑,因此晶振商城创建了深入的词汇表,涵盖了更广泛的振荡器特性。
  
  频率
  
  任何振荡器的最基本参数是频率。它是从振荡器输出的信号的重复率(周期),以每秒的赫兹(Hz)为单位进行测量。SiTime振荡器可用于低功率器件,频率低至1 Hz,最高可达725 MHz。SiTime振荡器的频率可在此范围内编程,精度为6位小数。使用自定义频率可以优化系统性能。频率可以由SiTime在工厂进行编程,也可以由主要发行商进行编程,也可以使用振荡器编程器在客户实验室中针对较小的体积进行编程。
  
  频率稳定度
  
  频率稳定性是振荡器的基本性能指标。通常以百万分之一(ppm)或十亿分之一(ppb)的形式表示,参考额定输出频率。它表示由于外部条件导致的输出频率偏差;因此,较小的稳定性数意味着更好的性能。对于不同的振荡器类别,外部条件的定义可能有所不同,但通常包括温度变化和25 ° C时的初始偏移。它可能还包括随时间变化的频率老化,焊锡下降的频移,还可能包括电气条件,例如电源电压变化和输出负载变化。
  
  输出信号格式
  
  芯片组供应商可能会为定时芯片指定所需的输出信号模式,否则系统设计人员可能会有一些余地。输出类型分为两类:单端或差分。单端振荡器成本较低,易于实现,但存在局限性。它们对电路板噪声有些敏感,因此通常更适合于166 MHz以下的频率。LVCMOS是最常见的单端输出类型,可在轨到轨之间摆动。SiTime还提供与LVCMOS相似的NanoDrive™输出,但可编程输出摆幅低至200 mV,以匹配下游芯片的输入要求,并最大程度地降低了功耗。
  
  差分信令是一种更昂贵的选择,但它可以实现更好的性能,并且对于更高频率的应用而言是首选。由于两条差分迹线共有的任何噪声都将被清零,因此该模式对外部噪声较不敏感,并且会产生较低的抖动和EMI。最常用的差分信号类型是LVPECL,LVDS和HCSL。
  
  电源电压
  
  电源电压(以伏特(V)为单位)是操作振荡器所需的输入功率。电源电压通过VDD引脚为振荡器供电,有时也称为VDD。单端振荡器的标准电压包括1.8V,2.5V和3.3V。现代差分振荡器的电压通常在2.5至3.3V之间。SiTime提供的振荡器工作电压可低至1.2V,可用于稳压电源应用,例如纽扣电池或超级电容备用电池。大多数SiTime振荡器系列的电源电压都是可编程的,从而减少了对诸如电平转换器或稳压器之类的外部组件的需求。
  
  电源电流
  
  电源电流是振荡器的最大工作电流。它在最大(有时是标称)电源电压下以微安(µA)或毫安(mA)为单位进行测量。典型电源电流是在没有负载的情况下测量的。 
  
  工作温度
  
  工作温度范围是在数据手册中指定所有振荡器参数的温度范围。常见温度范围如下。
  
  商业,汽车4级:0 ° C至70 ° C
  
  扩展商业版:-20 ° C至70 ° C
  
  工业,汽车3级:-40 ° C至85 ° C
  
  扩展工业,汽车2级:-40 ° C至105 ° C
  
  汽车级1:-40 ° C至125 ° C
  
  军用:-55 ° C至125 ° C
  
  汽车级0:-40 ° C至150 ° C
  
  配套
  
  振荡器通常装在金属,陶瓷或塑料包装中。它们具有各种行业标准的包装尺寸。垫(引脚)的布置可能因供应商而异,但总体xy尺寸已标准化。这是单端振荡器的常用振荡器封装尺寸列表,通常有4个引脚。具有6个引脚的差分振荡器通常以较大的封装提供:3225、5032和7050。
  
  2016:2.0 x 1.6毫米
  
  2520:2.5 x 2.0毫米
  
  3225:3.2 x 2.5毫米
  
  5032:5.0 x 3.2毫米
  
  7050:7.0 x 5.0毫米
  
  某些专用振荡器,例如OCXO,都装在体积较大的封装中,通常尺寸为25.4 x 25.4 mm,但范围从9.7 x 7.5 mm至135 x 72 mm。
  
  除了这些标准的包装尺寸,SiTime还提供了一些独特的包装来解决困难的设计挑战。一种是纤巧的1508(1.5 mm x 0.8 mm)芯片级封装(CSP),这是目前可用的最小振荡器封装。另一种选择是含铅SOT23-5封装,用于需要更高电路板级可靠性和更容易在电路板组装期间进行外观检查的应用。
  
  抖动
  
  抖动是一个重要参数,尤其是对于数字通信应用。它是与理想时钟信号的短期偏差,单位为皮秒(ps)或纳秒(ns)。由于抖动可能是造成系统时序误差的主要因素之一,因此在评估总时序预算时,考虑振荡器抖动至关重要。这不一定是一件简单的事情。振荡器制造商并非都以相同的方式指定抖动。抖动要求因应用而异,对于积分相位抖动,存在各种抖动类型和不同积分范围,这些积分抖动是在频域中测量的。为帮助解决这一问题,我们的词汇表中包含了周期间抖动(C2C)的定义集成的相位抖动(IPJ),长期抖动,周期抖动和相位噪声。我们的时钟抖动定义和测量方法应用笔记提供了更多信息。
  
  其他参数
  
  上面列出的八个参数是选择振荡器时最常用的因素。但是根据应用程序的不同,可能还有许多重要的特征需要考虑。这些功能包括EMI降低功能,用于微调频率,启动时间和质量/可靠性(Q,DPPM,MTBF,FIT速率)的拉范围选项。
  
  对于高性能应用,除了基本频率稳定性外,还有许多其他与稳定性相关的规格需要考虑。其中包括老化,频率与温度的斜率(ΔF/ΔT),热滞后,艾伦偏差,哈达玛方差,保持和回扫。