时钟振荡器:标准时钟振荡器是常用的振荡器类型,几乎应用于电子行业的各个方面.时钟振荡器用于建立用于定时目的的参考频率.典型的应用是计算机中事件的排序.时钟振荡器是利用了晶体的压电效应制造的,当在晶片的两面上加交变电压时,晶片会反复的机械变形而产生振动,而这种机械振动又会反过来产生交变电压.一下
这些应用笔记的目的是帮助客户指定时钟振荡器.有关ECS提供的振荡器类型的背景信息,以及一些常见的定义和有用的公式.ECS晶振产品系列包括时钟振荡器,TCXO晶振,VCXO晶振,VCTCXO晶振和VCO晶振.
晶体控制时钟振荡器通常包括放大器和反馈网络,选择放大器输出的一部分并将其返回到放大器输入.这种电路的简化框图如下(图1)所示.
图1)晶体控制时钟振荡器的简化框图
振荡器振荡的基本标准是:1.开环增益必须大于振荡器环路周围的损耗和2.振荡器环路周围的相移必须为0或360度.
振荡器可用于生成不同类型的波形.振荡器产生的最常见波形类型是正弦波和方波.
下面列出了用于指定时钟振荡器的主要参数.
逻辑TTL,HCMOS:通常,HCMOS振荡器带有驱动TTL电路(反之亦然).随着IC制造商停止供应许多常见的TTLIC,业界正逐渐远离TTL逻辑.大多数ECS时钟振荡器兼容HCMOS/TTL.
频率稳定性:最常见的稳定性是25,50和100PPM.总体稳定性通常包括25°C时的精度,由于工作温度,输入电压,老化,冲击和振动的变化而产生的影响.±100PPM稳定性是最受欢迎的,因为它足以运行微处理器.电信行业一直在朝着更紧凑和更紧密的稳定方向发展.在商业(0-70°C)应用中不再提供超过±100PPM的稳定性,因为标准过程控制至少可以实现这种稳定性.要求50PPM通常要贵一点.需要25PPM的时钟振荡器会显着影响价格.对于超过25PPM稳定性应用,请咨询工厂或考虑TCXO晶振.
TCXO(温度补偿晶体振荡器)
通常由紧公差石英晶体谐振器,温度补偿网络,振荡器电路和由输出要求确定的各种缓冲和/或输出级组成.当电容器与晶体单元串联插入时,晶体具有频率变化的特性,如图2所示(图2)
图2)晶体单元的负载电容特性
利用上述特性,可以通过在振荡外观中插入由热敏电阻,电阻和电容组成的温度补偿电路来稳定频率,如图3所示.温度补偿网络用于检测环境温度并以降低晶振的频率与温度效应的方式“拉”晶体频率.
图3)温度补偿电路
当总体稳定性需求大于时钟振荡器时,通常需要TCXO.此外,TCXO的长期老化效应优于大多数时钟振荡器.
输入电压:大多数TCXO设计为在5VDC,3.3VDC或两者的组合下工作.
射频输出:TCXO可以制造各种类型的输出：正弦波,限幅正弦波,TTL,HCMOS和ECL.务必指定所需的输出类型,信号要求和振荡器驱动的负载.
TCXO还具有频率调整功能,允许将振荡器重新调整到其中心频率以补偿老化.可以通过以下方式提供该调整.
1)振荡器内的机械调整(内部修整器)可通过机柜中的孔进入.
2)通过外壳中的引线进行电气调节,用于远程定位电位器或电压.使用这种技术的振荡器称为温度补偿电压控制晶体振荡器或TCVCXO.
3)机械和电气调整的组合.
VCXO(压控晶体振荡器)是晶体控制的振荡器,其中输出频率可通过改变振荡器电路内可变电容器(变容二极管)上的外部控制电压来调节.由控制电压的变化引起的相关频率变化称为可牵引性.VCXO广泛用于电信,仪器仪表和其他需要稳定但可电调谐的振荡器的电子设备中.
变容二极管是一种半导体器件,设计用于在向其施加电压时充当可变电容器.当与晶体串联使用时,如图4所示,改变控制电压会导致二极管电容发生变化.电容的这种变化导致总晶体负载电容改变并随后引起晶体频率的变化.
图4)典型的VCXO电路
由于VCXO在数字数据传输中的应用日益增长,相位抖动(短期稳定性)已成为一个重要的考虑因素.相位抖动提供了确定何时发生相变的精确方法.
