晶振大致可以分為兩大類(lèi)型，一種是無(wú)源的石英晶體諧振器，一種是有源自帶電壓的石英晶體振蕩器，無(wú)源的只分MHZ和KHZ，但振蕩器除了KHZ與MHZ之外，還會(huì)根據(jù)不同的特性和作用進(jìn)行分類(lèi)。例如有電壓控制功能的是壓控振蕩器（VCXO），有兩種溫度補(bǔ)償性能的是溫補(bǔ)晶振（TCXO），輸出差分信號(hào)的叫做差分晶振（LVDS/LVPECL），擁有電壓控制和溫度補(bǔ)償?shù)氖菈嚎販匮a(bǔ)振蕩器，有保持溫度恒定的是恒溫晶振。應(yīng)用的產(chǎn)品范圍大部分一樣，但也會(huì)專(zhuān)用于部分產(chǎn)品，許多工程在制定新方案時(shí)，都會(huì)為用哪種石英振蕩器而感到煩惱，甚至需要每一種都試下都知道哪一類(lèi)的合適，過(guò)程不僅浪費(fèi)時(shí)間還會(huì)讓成本增加。

貼片振蕩器通常是設(shè)計(jì)師認(rèn)為的最后一個(gè)組件之一關(guān)于，但錯(cuò)誤的部分可以迅速殺死一個(gè)設(shè)計(jì)。而且，搜索通過(guò)各種可用的振蕩器和它們的功能可以混亂。有四個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題你應(yīng)該問(wèn)自己什么時(shí)候選擇一個(gè)振蕩器。您找到的答案將有助于確保您的答案設(shè)計(jì)的要求得到滿(mǎn)足。

頻率穩(wěn)定性有多重要？

頻率穩(wěn)定性衡量振蕩器的輸出頻率由于溫度變化，在運(yùn)行期間可能發(fā)生變化。如果頻率漂移超出應(yīng)用程序的預(yù)期，可能會(huì)出現(xiàn)定時(shí)誤差發(fā)生。頻率穩(wěn)定性以百萬(wàn)分率或ppm表示，相對(duì)于特定溫度范圍內(nèi)的標(biāo)稱(chēng)頻率。

振蕩器使用在制造過(guò)程中以不同角度切割的石英晶振產(chǎn)生不同的溫度響應(yīng)。常見(jiàn)的X溫度穩(wěn)定性額定值包括±20ppm，±50ppm和±100ppm。較低的ppm意味著輸出頻率在給定溫度范圍內(nèi)更穩(wěn)定。

值得注意的是，頻率穩(wěn)定性只是了解方式的一個(gè)方面振蕩器的頻率可能會(huì)發(fā)生變化。完整的測(cè)量潛在的頻率偏差稱(chēng)為總穩(wěn)定性，它是總和頻率穩(wěn)定性隨溫度變化，初始精度在25°C，老化超過(guò)a指定的時(shí)間和溫度。如圖3所示，總穩(wěn)定性揭示了石英晶體振蕩器可能產(chǎn)生的最壞情況可能的頻率使用壽命。

1：總穩(wěn)定性的組成部分。

你需要水晶還是振蕩器？

大多數(shù)消費(fèi)類(lèi)和電池供電的應(yīng)用都使用片上系統(tǒng)（SoC）具有集成振蕩器電路和簡(jiǎn)單，低成本晶體的器件時(shí)鐘合成。適用于高端應(yīng)用-數(shù)據(jù)中心，電信，工業(yè)自動(dòng)化等-外部XO通常用于為SoC的內(nèi)部PLL提供參考時(shí)序。

使用片外時(shí)鐘源是有利的，因?yàn)樗峁┝艘粋€(gè)獨(dú)立的隔離參考時(shí)鐘經(jīng)過(guò)優(yōu)化，可提供低抖動(dòng)操作串?dāng)_最小。另一個(gè)值得注意的好處是石英振蕩器合并集成電源噪聲抑制，以最大限度地減少板級(jí)的影響時(shí)鐘抖動(dòng)噪聲。

需要什么抖動(dòng)性能？

定時(shí)抖動(dòng)是一種測(cè)量時(shí)鐘信號(hào)純度的方法。越低了抖動(dòng)，噪音越小。由于振蕩器通常用作本地振蕩器對(duì)于系統(tǒng)的“心跳”，需要干凈且低抖動(dòng)的輸出。在示波器的時(shí)域中測(cè)量抖動(dòng)-例如，周期抖動(dòng)和周期間抖動(dòng)-或者在a。的頻域中相位噪聲分析儀，在頻帶上集成RMS相位抖動(dòng)，例如12kHz至20MHz，如圖2所示。

圖2：XO相位噪聲查找工具。

低相位抖動(dòng)有源晶振XO <250 fs-RMS對(duì)于更高性能至關(guān)重要應(yīng)用，因?yàn)楦咚降臅r(shí)鐘抖動(dòng)導(dǎo)致不可接受的高誤碼率（BER），流量丟失或系統(tǒng)通信丟失。因此，如果有疑問(wèn)，從低抖動(dòng)時(shí)鐘源開(kāi)始總是更安全提供更多的抖動(dòng)余量。

在理想情況下，應(yīng)用程序或芯片組由驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)振蕩器將提供最大允許抖動(dòng)規(guī)范伴隨積分帶，相位噪聲掩模和雜散要求。在在這種情況下，主要考慮的是需要多少抖動(dòng)余量振蕩器允許來(lái)自緩沖器或其他芯片的任何附加抖動(dòng)更遠(yuǎn)時(shí)序路徑的下游。

另一個(gè)考慮因素是一些XO數(shù)據(jù)表只宣傳“典型”抖動(dòng)規(guī)范。它不保證設(shè)備性能超過(guò)過(guò)程，電壓，溫度和頻率變化。通常，硬件設(shè)計(jì)師不會(huì)擁有全面的設(shè)備系統(tǒng)所有關(guān)鍵組件的抖動(dòng)要求。參考設(shè)計(jì)在這種情況下有用，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的振蕩器已經(jīng)存在審核。

與提供各種各樣的貼片晶振供應(yīng)商合作也可能有所幫助具有不同抖動(dòng)和成本選項(xiàng)的振蕩器以及在線(xiàn)工具提供幫助你確定最合適的。同樣，如果有疑問(wèn)，開(kāi)始時(shí)總是更安全一個(gè)低抖動(dòng)振蕩器，然后評(píng)估寬松抖動(dòng)選項(xiàng)作為a降低成本的潛在未來(lái)之路。

雖然它們可能看起來(lái)相同并且共享許多規(guī)格，晶體和振蕩器是非常不同的設(shè)備。封裝的水晶是一塊石英，切割和拋光以在具有高Q值的特定頻率下共振。它不是包含振蕩器電路，驅(qū)動(dòng)石英產(chǎn)生時(shí)鐘輸出。相反，驅(qū)動(dòng)電路位于晶體所在的器件內(nèi)部連接的。

相比之下，SPXO晶體振蕩器是包含該晶體振蕩器的完整器件石英晶體，振蕩器電路，輸出驅(qū)動(dòng)器，并且可能是鎖相的循環(huán)（PLL）。XO以指定的頻率和信號(hào)提供時(shí)鐘輸出格式，例如CMOS，LVDS和LVPECL。振蕩器（圖1）也可以直接驅(qū)動(dòng)芯片或通過(guò)緩沖器饋送以提供a的多個(gè)副本特定頻率。

圖3：振蕩器是一個(gè)完整的單輸出時(shí)鐘發(fā)生器。

你的頻率會(huì)改變嗎？

許多OSC晶振應(yīng)用僅需要單個(gè)固定頻率，如156.25兆赫。在其他情況下，振蕩器提供的頻率可能需要更改。例如，12G-SDI視頻成幀器可能需要在它們之間切換兩種不同的視頻幀速率為297MHz和297/1.001MHz。在其他時(shí)候，可能需要有意添加一個(gè)小頻率偏差作為保證金測(cè)試的一部分，以對(duì)系統(tǒng)級(jí)設(shè)置進(jìn)行壓力測(cè)試保持時(shí)間。也許最常見(jiàn)的是，設(shè)計(jì)師可能還不確切最終設(shè)計(jì)將使用哪個(gè)頻率，但他們知道他們需要一個(gè)振蕩器提供此參考。

對(duì)于此類(lèi)應(yīng)用，理想的解決方案是提供多個(gè)振蕩器，預(yù)先存儲(chǔ)的頻率。雙和四振蕩器可用于這些應(yīng)用。這些器件的輸出頻率可通過(guò)引腳選擇啟用單個(gè)XO替換多個(gè)振蕩器和多路復(fù)用器。如果申請(qǐng)需要混合整數(shù)和小數(shù)時(shí)鐘，選擇一致提供的設(shè)備，所有目標(biāo)頻率的低抖動(dòng)操作。

另一種有用的振蕩器是I2C可編程晶體振蕩器。這些設(shè)備提供最大的頻率靈活性，提供一致的低抖動(dòng)操作在很寬的頻率范圍內(nèi)。這些設(shè)備可以在運(yùn)行中重新編程提供幾乎無(wú)限數(shù)量的頻率。它們對(duì)于數(shù)字PLL體系結(jié)構(gòu)中的原型設(shè)計(jì)和使用也非常有用，其中主處理器提供快速數(shù)字反饋機(jī)制以允許XO鎖定并跟蹤參考信號(hào)。

XO可能在整個(gè)溫度范圍內(nèi)具有出色的頻率穩(wěn)定性，但這一點(diǎn)測(cè)量?jī)H相對(duì)于它在室內(nèi)提供的標(biāo)稱(chēng)頻率溫度。因此，某些設(shè)備的初始精度誤差可能非常大，例如SAW振蕩器，必須加以考慮。類(lèi)似地，石英晶體在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)緩慢老化，這導(dǎo)致輸出頻率緩慢漂移。一些振蕩器供應(yīng)商指定老化只有一年在25°C，而更保守的供應(yīng)商指定老化10多年的溫度，為更高的溫度提供更可靠的保證長(zhǎng)期運(yùn)作。

老化條件可以使總穩(wěn)定性產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性差異振蕩器，有時(shí)可以進(jìn)行蘋(píng)果對(duì)蘋(píng)果的比較難。如果有疑問(wèn)，使用保證的定時(shí)裝置會(huì)更安全規(guī)范在更嚴(yán)格的條件下提供更多的設(shè)計(jì)余量。

通過(guò)以上的方法要點(diǎn)，大家是否對(duì)如何選擇石英晶體振蕩器有更深的了解呢，理解了這些之后，相信對(duì)工程和采購(gòu)來(lái)講，都會(huì)有所收益，畢竟晶振這種頻率元件對(duì)產(chǎn)品來(lái)講，真的非常重要，決定了一個(gè)產(chǎn)品是否能成功生產(chǎn)。如果內(nèi)部的石英晶振出現(xiàn)問(wèn)題，例如停振，不起振之類(lèi)的問(wèn)題，勢(shì)必會(huì)對(duì)產(chǎn)品千萬(wàn)影響，所以選擇時(shí)要慎重，不能貪圖便宜購(gòu)買(mǎi)劣質(zhì)晶振，因?yàn)檩^差的晶體壽命較短，而且不能對(duì)抗惡劣的環(huán)境，也容易出現(xiàn)偏差，停振，不起振等現(xiàn)象。