恒溫晶體振蕩器 恒溫壓控晶體振蕩器 恒溫晶振 恒溫壓控晶振
Crystal Oscillators 晶振,晶體振蕩器
一、石英晶體諧振器:
A、主要指標(biāo)
1.頻率 f
2.頻率公差
3.切型 AT BT SC
4.泛音次數(shù) 基頻 三次泛音 五次泛音 七次泛音
5.電阻 Rr RL
6.負(fù)載電容 CL
7.靜電容 Co
8.動態(tài)電容 C1
9.電容比 r =Co / C1
10.頻率牽移 Ts ( ppm / pF )
11.Q值
12.DLD
13.老化
14.寄生抑制
15.頻率溫度特性（F-T）
B、有源晶振與無源晶振
石英晶片之所以能當(dāng)為振蕩器使用，是基于它的壓電效應(yīng)：在晶片的兩個上加一電場，
會使晶體產(chǎn)生機(jī)械變形；在石英晶片上加上交變電壓，晶體就會產(chǎn)生機(jī)械振動，同時機(jī)械
變形振動又會產(chǎn)生交變電場，雖然這種交變電場的電壓其微弱，但其振動頻率是十分穩(wěn)定的。當(dāng)外加交變電壓的頻率與晶片的固有頻率(由晶片的尺寸和形狀決定)相等時，機(jī)械振動的幅度將急劇增加，這種現(xiàn)象稱為“壓電諧振”。
在電子學(xué)上，通常將含有晶體管元件的電路稱作“有源電路”（如有源音箱、有源濾波器等），
而由阻容元件組成的電路稱作“無源電路”。電腦中的晶體振蕩器也分為無源晶振和有源晶振兩種類型。無源晶振與有源晶振的英文名稱不同，無源晶振為crystal（晶體），而有源晶振則叫做oscillator（振蕩器）。無源晶振是有2個引腳的無性元件，需要借助于時鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號，自身無法振蕩起來，所以“無源晶振”這個說法并不準(zhǔn)確；有源晶振有4只引腳，是一個完整的振蕩器，其中除了石英晶體外，還有晶體管和阻容元件，因此體積較大。
二、晶體振蕩器:
A、晶體振蕩器是一種時間/頻率器件，由晶體諧振器和振蕩電路組成。
B、晶體振蕩器的分類:
按照其功能類型可分為四種：
SPXO 簡單封裝晶體振蕩器
VCXO 電壓控制晶體振蕩器
TCXO 溫度控制晶體振蕩器 溫度補(bǔ)償晶體振蕩器
OCXO 恒溫晶體振蕩器 溫度控制晶體振蕩器
C、常規(guī)批量生產(chǎn)可的穩(wěn)定度：
SPXO VCXO TCXO OCXO
0 to 70℃ 10 ppm 10 ppm 0.1 ppm 0.005 ppm
-20 to 70℃ 25 ppm 25 ppm 0.3 ppm 0.01 ppm
-40 to 85℃ 30 ppm 30 ppm 0.5 ppm 0.03 ppm
-55 to 125℃ 50 ppm 50 ppm 1.0 ppm N/A
工作溫度范圍內(nèi)的穩(wěn)定度要求 典型應(yīng)用 振蕩器類型
±0.2ppm 電信傳輸設(shè)備的時鐘基準(zhǔn) OCXO
±0.2～±0.5ppm 電信傳輸設(shè)備的Stratum 3時鐘基準(zhǔn) OCXO,帶模擬集成電路的TCXO
±0.5～±1.0ppm 無線電設(shè)備,E-911蜂窩電話 帶模擬集成電路的TCXO
±1.0～±2.5ppm 移動無線電設(shè)備(例如應(yīng)急通信設(shè)備) 帶模擬集成電路的TCXO
±2.5～±10ppm 移動電話 帶電熱調(diào)節(jié)的TCXO
±10～±20ppm 傳真機(jī) TCXO,VCXO,SPXO
> ±20ppm 計算機(jī)時鐘信號源 SPXO/XO
D、晶體振蕩器主要技術(shù)指標(biāo):
1）標(biāo)稱頻率
2）中心頻率偏差
3）頻率調(diào)整范圍（機(jī)械或壓控）
4）工作溫度范圍
5）壓控特性（電壓范圍、性、線性度、壓控輸入阻）
6）輸出波形（正弦波； 方波：上升/下降沿時間、占空比、高/低電平）
7）工作電流、功耗
8）電壓變化頻率穩(wěn)定度
9）負(fù)載變化頻率穩(wěn)定度
10）溫度頻率穩(wěn)定度
11）負(fù)載能力
12）頻率老化（長期頻率穩(wěn)定度）
13）短期頻率穩(wěn)定度
14）相位噪聲
15）開機(jī)特性
E、晶體振蕩器-SPXO:
簡單封裝晶體振蕩器，沒有電壓控制和溫度補(bǔ)償，頻率溫度特性取決于晶體單元，
稱為SPXO（Simple Packaged Crystal Oscillator ）或時鐘（Clock）。
F、溫度補(bǔ)償晶體振蕩器-TCXO:
1.直接溫度補(bǔ)償晶體振蕩器
2.間接溫度補(bǔ)償晶體振蕩器
G、恒溫晶體振蕩器 - OCXO
近年來，由于技術(shù)的發(fā)展，OCXO多采用功率器件直接加熱的方法，只有一些指標(biāo)要求很高的OCXO才使用恒溫槽。
H、OCXO主要技術(shù)指標(biāo)定義的IEC標(biāo)準(zhǔn)
1）標(biāo)稱頻率（minal frequency）
振蕩器標(biāo)明的工作頻率。
2）中心頻率偏差 (Frequency accuracy)
在基準(zhǔn)點溫度環(huán)境（25 ± 2 ℃ ）和中心控制電壓時，測得的頻率值與標(biāo)稱頻率的偏差。
3）頻率調(diào)諧范圍（Frequency adjustment range）
用某種可變元件使振蕩器頻率能夠改變的頻率范圍。
注：調(diào)整的目的：
1）把頻率調(diào)到規(guī)定調(diào)整范圍內(nèi)的任一特定值。
2）由于老化和其它條件變化而引起頻率偏移后，能夠把振蕩器頻率修正到規(guī)定值。
調(diào)整的方式：
3）調(diào)節(jié)方式械調(diào)節(jié)和電壓調(diào)節(jié)兩種
4）可變元件通常指變?nèi)荻?、多圈電位器等?br/>4）工作溫度范圍 (Operating temp. range)
振蕩器能夠正常工作，其頻率及其它輸出信號性能均不過規(guī)定的允許偏差的溫度范圍。
注：1）工作溫度范圍的下限越低，振蕩器功耗越大，同時頻率溫度穩(wěn)定度越難實現(xiàn)。
2）工作溫度范圍的上限越高，晶體拐點設(shè)置越高， 晶體成本上升越多。
5）壓控特性（電壓范圍、性、線性、壓控輸入阻）
當(dāng)控制電壓變化時，引起的振蕩器輸出的頻率、波形特征等電特性的變化。
注：1）電壓范圍：用來調(diào)節(jié)頻率的電壓的可調(diào)范圍。常見的有0～3.3V, 0.3～3.0V, 0～ 5V, 0.5～4.5V等。
2）壓控范圍：壓控電壓在電壓范圍內(nèi)變化的時候，振蕩器的頻率能夠變化的范圍。
3）性：當(dāng)振蕩器的頻率隨壓控電壓的增加而增加的時候，壓控性為正性，反之為負(fù)性。
4）線性度：理想的壓控電壓和頻率變化量的關(guān)系是線性的， 但實際上總會有所偏差， 這個偏差就是
表征理想程度的壓控線性度， 通常用百分比表示。
5）如果系統(tǒng)不能給出穩(wěn)定的電壓信號， 或者對輸出頻率有嚴(yán)格的控制要求時， 通常振蕩器可以自己給
出經(jīng)過穩(wěn)壓后的精準(zhǔn)的電壓供壓控電壓用， 這個精準(zhǔn)的電壓就是參考電壓。
6）輸出波形（Output waveform） 正弦: 負(fù)載能力
方波: 上升沿時間、下降沿時間、占空比、高/低電平
振蕩器工作時輸出的波形及波形的具體特性。
注：常見輸出波形及輸出特性指標(biāo)：
1）正弦波（Sine）：諧波抑制（Harmonic attenuation）、
雜波抑制（ise attenuation ）、負(fù)載（Load）、輸出幅度（Output level）。
2）削峰正弦波（Clipping Sine）：負(fù)載（Load）、輸出幅度（Output level）。
3）方波（Square）：又分為MOS和TTL兩類輸出。
負(fù)載（Load）、占空比（Duty cycle）、上升/下降時間（Rise/fall time）、
高低電平（“1” and “0” level）。
7）工作電流、功耗 (Input current, power consumption)
8）頻率溫度穩(wěn)定度 (Frequency stability over temp.)
其它條件不變時，由于振蕩器工作在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)引起的相對于基準(zhǔn)溫度時的頻率偏移。
9）負(fù)載變化頻率穩(wěn)定度 (Frequency stability Vs voltage+/-5% )
其它條件不變時，由于負(fù)載阻在規(guī)定范圍內(nèi)變化引起的相對于規(guī)定的負(fù)載條件時的頻率偏移。
10）電源變化頻率穩(wěn)定度 (Frequency stability Vs Load+/-10% )
其它條件不變時，由于電源電壓在規(guī)定范圍內(nèi)變化引起的相對于規(guī)定的電源電壓時的頻率偏移。
11）老化率（長期頻率穩(wěn)定度）(Aging , long term stability)
振蕩器頻率與時間之間的關(guān)系。
注: 這種頻率漂移是石英晶體或/和電路中的其它元器件的長期變化造成的，可以用規(guī)定時間間隔內(nèi)平均頻率的相對變化來表示。
頻率老化是不可避免的。同時方向可能為正也可能為負(fù)。
又稱為日老化率、長穩(wěn)等。
12）短期頻率穩(wěn)定度(Short term stability)
振蕩器短時間內(nèi)的頻率隨機(jī)起伏程度。
注:以秒為單位，又稱為秒基穩(wěn)定度、秒穩(wěn)、短穩(wěn)等。
13）相位噪聲(Phase ise)
振蕩器短期頻率穩(wěn)定度的頻域量度，通常用相應(yīng)起伏功率譜密度SΨ(f) 表示，其中相位起伏函數(shù)為Ψ(f)=2πFt-2πF0t
注:抖動是振蕩器短期頻率穩(wěn)定度的時域量度，實際上和相位噪聲都是頻率短期穩(wěn)定度的一種度量方式。
14)其他指標(biāo)：功耗,開機(jī)特性,重現(xiàn)性,可工作溫度范圍,機(jī)械沖擊性能,電脈沖沖擊性能,存儲溫度范圍,重力加速度頻率穩(wěn)定度,恒溫報警,三態(tài)控制.
OCXO Oven controlled Crystal Oscillators 恒溫晶振
一、應(yīng)用
通訊、航空、航天、軍事、移動通信、數(shù)字程控交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)傳輸、接入網(wǎng)、光傳輸、
雷達(dá)、導(dǎo)航、電子對、無線通信、測試設(shè)備、鎖相環(huán)電路SDH、SONET、ATM、WLL、
PCS基站、蜂窩基站、頻率合成器
二、主要技術(shù)指標(biāo)
1)Frequency Range 頻率范圍:1.00-200.00MHz
2.5MHz,3.2MHz,4.608MHz,4.096MHz,5MHz,5.12MHz,6.4MHz,6.5MHz,6.72996MHz,8.192MHz,
9.216MHz,10MHz,10.24MHz,12MHz,12.24MHz,12.288MHz,12.8MHz,13MHz,14.4MHz,
14.7456MHz,14.85MHz,16MHz,16.32MHz,16.368MHz ,16.384MHz,16.8MHz,17MHz,
18.432MHz,19.2MHz,19.44MHz,19.68MHz,19.7985MHz,19.8MHz,20MHz,20.46MHz,20.48MHz,
20.82857MHz,24MHz,24.576MHz,25MHz,25.6MHz,26MHz,26.451788MHz,27MHz,29.952MHz,
32MHz,32.768MHz,33MHz,36.864MHz,38MHz,38.88MHz,40MHz,50MHz,61.44MHz,77.76MHz,
100MHz,120MHz,122.88MHz,140MHz,160MHz,180MHz,200MHz
2)SC Cut OCXO AT Cut OCXO
3)Initial Calibration 頻率準(zhǔn)確度: A ≤±0.5ppm @25℃ B ≤±0.1ppm @25℃
C ≤±0.05ppm @25℃ D ≤±0.01ppm @25℃
4)Frequency Adjustment 頻率調(diào)整: 1 ≥ ±0.5ppm 2 ≥ ±1.0ppm 3 ≥ ±3.0ppm
4 ≥ ±5.0ppm 5 ≥ ±7.0ppm 6 ≥ ±10ppm
5)Control Voltage壓控電壓 ： 0 - 5V
6)Operating Temperature 工作溫度范圍: E 0-+50℃ F -10-+60℃ G -20-+70℃
H -30-+75℃ I -40-+75℃ J -40-+85℃
7)Frequency Stability 溫度頻率穩(wěn)定度: 1 ppb = ppm 1/1000
K ±0.1ppm L ±0.05ppm M ±0.03ppm N ±0.02ppm
O ±0.01ppm P ±0.03ppm Q ±0.005ppm R ±0.001ppm
8)Output Waveform 輸出波形: 1 HCMOS 2 TTL 3 ACMOS
4 Sine 輸出電平 ≥+2dBm ≥+5dBm @ 50?
諧波抑制 ≤-20dBc ≤-30dBc @ 50?
雜波抑制 ≤-70dBc ≤-75dBc @ 50?
5 Clipped Sine ≥1Vp-p 10k?//10pF
9)Supply Voltage 工作電壓范圍: S 3.3V T 5.0V U 12.0V W 15.0V
10)Power Consumption 功耗：Warm up 開機(jī) ≤3.5W-7.0W
@25℃ 穩(wěn)定 ≤1.2W-3.5W
