选择合适的振荡器

选择合适的振荡器 注意某些参数 , 顺即可选择到适台应用的振荡器 M一 tr 。n ln d 。st rie : 公司Bill je n o e w e i。 苦 今天无数电 户线路和应用需要精 确定时或时钟旅准信 号 。 晶体时钟振 荡器极为适合这方面的许多应用 。 时钟振荡器有多种封装 , 它的特点 是电气性能规范多种多样 。 它有好儿种 不同的 类 型 : 电压控制 晶体振 荡器 (V C X O ) 、 温 度补偿晶体振 荡器 (T C X O ) 、恒温箱品体振荡器(O C X O ), 有它的独特波形特性和用途 。 应该关 注 三态或互补输出的要求。 对称性 、 上升和 一「降时间以及逻 辑电平对某些应用来说也要作出 。 许多 D SP 和通信芯片组往往需要严格 的对称性 (4 5 % 至 55 % ) 和快速的上升 和 一下降时间 (小 于s n s) 。 用有效值或峰一峰值测出 。 许多应用 , 例如通信网络 、 无线数据传输 、 A T M 和s O N E T 要求必需满足严格的拌动指 标 。 需 要密切注意在这些系统中应用 的振荡器的抖动和相位噪声特性 。 电源和负载的影晌 振荡器的频率稳定性亦受到振荡 以 及 数 字补 偿 晶 体振 荡 器 (D C X O ) 。 征种类型都有自己的 独特性能 。 频率稳定性的考虑 晶体振荡器的主要特性之 一是工作温度内的稳定性 , 它 是决定振荡器价格的重要因素 。 稳定性愈高或温度范围愈宽 , 器件的价格亦愈高 。 设计 工程师 要慎密决定对 特定应用的实际需要 , 然后规 定振荡器的稳定度 。 指标过高 意味着花钱愈多 。 器电源电压变动以及振荡器负 载变动的影响 。 正确选择振荡 器可将这些影响减到最少 。 设 计者应在建议的电源电压容差 和负载下检验振荡器的性能 。 不能期望只能额定驱动 1 5 p F 的振荡器在驱动 5 0 p F 时会有 好的表现 。 在超过建议的电源 电压下工作的振荡器亦会呈现 坏的波形和稳定性 。 对 于需要电池供电的器 件 , 一定要 考虑功耗 。 引入 3 . 3 V 的产品必然要开发在 3 . 3V 下 毛作的振荡器 . 对 于频率稳定度要求 士 20 p p m 或以 上的应用 , 可使用普通无补偿的晶体振 荡器 。 对 l’. 成于士 1 至 士 2 0p p m 的稳定 度 , 应该考虑 T C X O 。 对 f低 于 士 Ip p m 的德定度 , 应该考虑 o CX o 或 n CX O 。 相位噪声和抖动 在频域测量获得的相位噪声是短期 稳定度的真实量度 。 它可测量到中央频 率的 IH z 之内和通常测量到 IM H z 。 振荡器 的相位噪声在远离中心频 率的频率下有所改善 。 T C X o 和o c x o 振荡器 以及其它利用基波或谐波方式 的晶体振 荡器具有最好的相位噪声性 能 。 采用锁相环 合成器产生输出频率 的振 荡器比采用非锁相环技术的振荡 器 般呈现较差的相位噪声性能 。 抖动与相位噪声相关 , 但是它在 时域下测 量 。 以微微秒表示的抖动可 较低的电压允许产品在低功率下 运行 。 现今大部分 市售的表面贴装振 荡器在 3 . 3V 下工作 。 许多采用传统 SV 器件的穿孔式振荡 器 正在 重新设计 , 以便在 3 . 3 V 下 〔作 。 输出 必需考虑的其它参数是输出类型 、 相位噪声 、 抖动 、 电压稳定度 、 负载稳 定性 、 功耗 、 封装形式 、 冲击和振动 、 以及 电磁 干扰 (E M I ) 。 晶振 器 可 H C M O S / T T L 兼容 、 A CM O S 兼容 、 E C L 和 正弦波输 出 。 每种输出类型都 封装 与其它电 户元件相似 , 时钟振荡 器亦采用愈来愈小型的封装 。 例如 , M 一 t r o n 公 司的M 3 L / M SL 系列表面贴 装振荡器现在采用 3 . 2 “ 5 . 0 “ l ·Om m 的封装 。 通常 , 较小型的器件比较大型 的表面贴装或穿孔封装器件更昂 贵 。 2 0 今日 电子 http :zze pe . eo m . en 19 99 年 第 12 期 —( 专题特写 .月层翔画详p—小型封装往往要在性能 、 输出选择 和频率选择之间作出折衷 。工作环境振荡器实际应用的环境需要慎重考虑 。 例如 , 高的振动或冲击水平会给振荡器带来问题 。除 了可能产生物理损坏 , 振动或冲击 可在某些频率下引起错误的动作 。 这些外部感应 的扰动会产生频率跳动 、增加噪声份量以及间歇性振荡器失效 。对于要求特殊 EM I兼容的应用 ,EM I是另一 个要优先考虑的问题 。 除了采用合适的 PC 母板布局技术 , 重要的是选择可提供辐射量最小的时钟振荡器 。 一 般来说 , 具有较慢上升 / 下降时 间的振荡器呈现较好的 E M I特性 。对 于7 0M H z 以 卜的频率 , 建议使用 H C M O S 型的振荡器 。 对 干更高的频率 , 可采用 E C L 型的振荡器 。 E C L 型振 荡器通常具 有最好的总噪声抑制 ,甚至在 10 至 10 0M llz 的较低频率下 ,E C L 型也比其它型的振荡器略胜 筹 。卜 查询号 : 3 22 电信业增加对无源元件的需求 通信业的迅速增长弓起无蔗元件设计的复杂性和创新的僧加 A V X 公司 Be n S o ith 苦 新通信系统设计要求比过去的设 计的功能更多 、 更加小型以及半导体 元件与无源元件的结 合 。 增加功能性 和复杂性的需 求向元件制造商要求拿 出革新措施 。 集成复杂的 器件功能和解决 与通 信设计有关的问题正在驱动新一代产 棍.的创新 。 另外 , 最近材料系统 、 生产 过程和应用概念的进步也导致出现更 多的无源元件 。 〔MC / EM I/ R下的解决 现今 , 工程师为 了优化系统性能必 须尽早在设计周期开始时认识到来自 E M C / E M I/ R F的设计挑战 。 有多种方 法可用来对付电路的噪声和不稳定性 , 例如氧化锌 (Z n O ) 变阻器是有名的保 护器件 , 它 可限制浪涌电压和吸收瞬态 能量 。 在要求改善性能的压力下 , 这些 器件从分立引线的单层变阻器发展成为 多层多元件的适于表面贴装的阵列 。 Z n O 表面贴装的目前发展是生产 出瞬态电压抑制 (T V S ) 器件族 , 它们 包括针对当今电子电路三种趋向的多元 件阵列二 强制性静电放电 (E SD )保护 、 缩小微机母板以及降低元件放 置成本 。 这些 多元件瞬态 电压保护产品 , 与等效数量的分 立元件相比 , 明显地 减少 PC 母板的占用面积达 一倍以上 , 而且接通时间是亚纳秒和能够 承受多 次重复的电击 . 同时开发出特别针对天线的 T V S 产品 , 达到既具有 E SD 保护又能增加信 号增益的要求。 这些器件是多层变阻器 的极低电容的扩展产品 , 为R F设计者提 供普通保护方法之外的一种单片选件 。 由于低的电容和电感值 (图 l) , 器 件较之二极管具有固有的低介入损耗 , 以及亚纳秒响应 、 低漏 电电流和非常 可靠 。 最近 , 制造商把直列式滤波器和 双向瞬态电压抑制器的 良好电学性能 合成单芯 片 , 用于 过压 电路 保护和在 宽频率范 围内降低 EM I 。 典型 的直列式 滤波 器芯 片结构可 降低并联 电感 。 因 Ln = loo V 电感 Cl 二 器件电容 R v , 电压可变电阻 Rl 二 绝缘电阻 圈 1: 羲化锌表面贴装的多元件 变阻器具有低的电容和电感。 . . . . . . . . . . . . . . . 而 , 与 T V S 或陶瓷电容芯片相比 , 直列式滤波 器芯片有两个 电气优点 : 更快的导通时 间 (测量的响应时间是 2 0 0 至 2 50 ps) 和更高的衰减特性 。 不 但自谐振频率显著提高 , 而且滚降特 性变得平滑得多 , 结果是 EM I滤波扩展 至更宽的频谱 。 每种已知的物理系统都产生噪 声 , 原因是多方面的 , 诸如信号混合 、 感应 电磁场以及 电 子复合 。 在许多场合 , 无 源元件用来缓解这些噪声问题 。 解决 EM I的方法是 直列式滤波电容阵列 , 它 由有公 共接地的四个元件构成 。 这样 来 , 食列电容阵列成为需 要 EM I抑制 、 宽带 1/ 0 滤波或 V cc 电 源线调理的 多列设计的理想选择 。 这 些结构提供低的井联电感 , 在高 di / dt 环境下具有良好去祸能 力和显著降低 在 SG H z 以下数字电路的噪声。 有关无源元件的最新发展是集成电 阻 / 电容 (R C )芯片 , 它是 专为解决 与 数字信号传输有 关的数字 EM I问题而 特别设计的 。 器件含有在 ·个单片旅底 上共同烧制成的多层电附 / 电容器 。 串联的 R C 芯片的典型应用是作 为信号总线的交流终端 。 选择电阻 与 传输线的 阻抗匹配 来消除反射 , 而电 容 器起着电荷缓冲以及 大殷降低功耗 的直流隔离作用 (图 2 )。 另外 , 在设计 中采用 ·组R C 芯片 .丁降低构成电路所 需的电路板空 间 , 因为多种无源功能 已合并在儿个器件内 。 为 r达到 R F噪声滤波 , 制造商开 〔Lo eTR o N一e 尸R o o ue Ts e o lN^ http :Ize pe . eo m . en o oe l翎 2 1