本文主要解决以下几个问题:
1)晶振选型有哪些考虑?
2)稳定度、准确度和长期稳定度的区别是什么?
3)晶振摆放在什么位置最好?
4)晶振的PCB布局&布线有哪些考虑?
5)晶振供电有哪些考虑?
6)OCXO的启动功率 (电流) 和稳定功率 (电流) 的关系?
7)高稳晶振能用风扇吹吗?
8)VCXO的控制电压和频率有什么关系?
目录
6. OCXO的启动功率 (电流) 和稳定功率 (电流) 的关系?
稳定度优于0.02ppm,选OCXO,如9325D的频率稳定度为±3ppm(比较差),DBA3001A为±200ppb,O22S-C327-10MHZ是VCXO,虽未标明是OCXO,但因为精度达到了±0.01ppm,所以是OCXO;
稳定度要求0.02ppm~0.5ppm,选MCXO;
稳定度要求0.5ppm~5ppm,选TCXO,如NSA0324E的频率稳定度为±2.5ppm;
稳定度次于5ppm,选VCXO,比如DSV323S的±50ppm。
因此从频率稳定度上考虑,选择顺序依次是:
OCXO > MCXO > TCXO > VCXO。
一般OCXO的稳定时间需要几分钟以上,而MCXO、TCXO和VCXO都是即时的。
图 1‑1 O.60.805758-LF(OCXO)的稳定时间
图 1‑2 DSV323S(VCXO)的稳定时间
OCXO的启动功耗和静态功耗都很大,可达几W,而MCXO、TCXO和VCXO的启动功耗和静态功耗较少,一般为几mA。
图 1‑3 O.60.805758-LF(OCXO)的启动功耗&静态功耗
图 1‑4 DSV323S(VCXO)的启动功耗
OCXO的相噪优于MCXO、TCXO和VCXO。
图 1‑5 O.60.805758-LF(OCXO)的相噪
图 1‑6 DSV323S(VCXO)的相噪
通常说的稳定度是温度稳定度。
准确度是指常温环境下晶振的输出频率fx和中心标称频率f0的比较,准确度=(fx-f0)/f0。
长期稳定度是指年老化率、10年老化率。
1)由于晶振对温度比较敏感,所以不要放在温度变化大的部件(如风扇)。
2)远离射频大功率器件(如功放)。
1)晶振尽量采用SMD,而非DIP。
2)高频信号尽量远离敏感的模拟电路器件。
3)数字地和模拟地由一点短接在一起。
1)晶振的输入信号和输出信号避免相邻平行,以免产生反射干扰。
2)考虑电源和地线产生的噪音干扰,加去耦电容,加宽电源和地线,符合地线线宽 > 电源线线宽 > 信号线线宽规则(有这个规则,但不知道为啥),并采用大面积铜层做地线,保证地线的完整性。
O22A-J319-12.80MHz(OCXO)采用的电流的概念,如下图。
图 6‑1 O22A-J319-12.80MHz的供电规格
O.60.805758-LF(OCXO) 采用功率的概念,如下图所示。
图 6‑2 O.60.805758-LF的供电规格
无论是采用电流或功率,可以看出,启动功率或电流都是要大于稳定后的功率或电流的。
跨接1个0.01uF的陶瓷电容+1个10~100uF的陶瓷电容或钽电容。供电电压越低或电源走线越细,电容的容值应越大,以降低纹波干扰。
高稳晶振在工作时恒温槽温度可达到85℃,若用风扇散热,当风速小于1.7m/S时,不会对高稳晶振产生影响,若超过1.7m/S,会导致恒温槽加热跟不上,从而造成温度不稳定,带来晶振稳定度下降。因此若要散热,则需严格控制风速,使整个环境温度保持稳定。
首先控制电压和频率不一定都是正相关的,如下面的描述。
Transfer function (sometimes referred to as Slope Polarity) - This denotes the direction of frequency change vs control voltage. A positive transfer function denotes an increase in frequency for an increasing positive control voltage, as in Figure 1 A. Conversely, if the frequency decreases with a more positive (or less negative) control voltage, as in Figure 1 B, the transfer function is negative.
图 2‑3 VCXO两种不同的传递函数
VCXO标称频率对应的调谐电压规定为VCC(电源电压)的一半,意味着VCC为5V的VCXO,控制电压为2.5V时就产生中心频率。
控制电压为(0.5V~4.5V )的VCXO,其频率变化曲线的斜率为正,或许一般情况下VCXO的斜率总为正。