原來這樣用電子頻率控制可以提高Oscillator性能
國內(nèi)外的頻率元件制造商,無時無刻不想著如何有效的提高Oscillator的性能,研究成功無疑是巨大的財富。晶體振蕩器本身是一種頻率控制元器件,依靠自身的頻率振蕩工作,它的分類有很多種,近來年由于工程師們不斷的開發(fā)研究,石英晶體振蕩器的類型也越來越多。有專門為外太空設(shè)計的,也有專門用于GPS模塊,汽車,工業(yè),軍事,互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的。不管是用在什么產(chǎn)品上,性能,穩(wěn)定性和成本始終都是用戶比較關(guān)心的重點,晶振廠家告訴你,這樣做可以提升Oscillator的性能。
想知道什么比晶體振蕩器更好?結(jié)合電子頻率控制(EFC)的晶體振蕩器。當(dāng)然,它實際上取決于您的具體應(yīng)用以及您正在尋找的要求,以確定EFC是否是您設(shè)計的良好補(bǔ)充,如果是,哪種方法最適合您。選擇石英晶振的電子頻率控制方法時,有4個選項可供選擇。這4個選項是:脈沖寬度調(diào)制和低通濾波器,參考RF信號和鎖相環(huán)(PLL),分壓,數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)。
選項A:脈沖寬度調(diào)制和低通濾波器:
脈沖寬度調(diào)制是一種使用數(shù)字輸出控制模擬設(shè)備的方法??梢愿淖冃盘栆源_定信號以模擬形式“高”多長時間。雖然PWM在給定時間內(nèi)只能為高(通常為5V)或低(接地),但您可以在一致的時間間隔內(nèi)調(diào)整高時間與低時間的數(shù)量。這將允許您實現(xiàn)發(fā)射的平均工作電壓。
如果脈沖在50%的時間內(nèi)被驅(qū)動為高電平,我們將其稱為占空比為50%。術(shù)語占空比在電子設(shè)備的其他地方使用,但在每種情況下,占空比都是高與低的比較。脈沖寬度調(diào)制可用于許多應(yīng)用,包括復(fù)雜的控制電路。它們的主要用途是控制直流電機(jī),但它也可用于控制閥門,泵,液壓系統(tǒng)和其他機(jī)械部件。
此外,低通濾波器通常用于在前往石英振蕩器之前平滑PWM輸出。低通濾波器會將PWM輸出轉(zhuǎn)換為與PWM波形百分比對應(yīng)的電壓。
選項B:參考RF信號和相位鎖定環(huán)(PLL):
參考RF信號是任何外部參考頻率。這通常包括銫,銣或優(yōu)質(zhì)晶體振蕩器(AKA主參考振蕩器)。然后將參考RF信號發(fā)送到相位鎖定環(huán)(PLL)。PLL由3個組件組成:相位檢測器(PD),低通濾波器(LPF),壓控晶振(VCO)。
雖然相位檢測器是常見的術(shù)語,它實際上是一個階段的差異檢測。PD接受兩個周期性輸入信號,并產(chǎn)生一個輸出信號,表示兩者之間的相位差。然后將該輸出傳送到低通濾波器。我們已經(jīng)在討論上面的LPF,所以沒有必要在這里再次解釋它。雖然值得一提的是PD的輸出并不是與相位差成正比的直接模擬信號。LPF有助于消除不必要的高頻,并將信號轉(zhuǎn)換為控制壓控振蕩器的輸出。
接下來是壓控振蕩器。它是一個由電壓控制的Oscillator。更具體地說,振蕩器的輸出頻率由電壓精確控制。因此,VCO是一種可變頻率振蕩器,它允許外部電壓影響其振蕩頻率。在這種PLL的情況下,外部電壓來自相位檢測器和低通濾波器。
選項C:分壓器:
分壓器是一種簡單的電路,可將較大的電壓轉(zhuǎn)換為較小的電壓。您只需使用兩個串聯(lián)電阻和一個輸入電壓即可創(chuàng)建輸出電壓,該晶振電壓僅為輸入的一小部分。分壓器被認(rèn)為是最基本的電子電路之一。您可以使用分壓器方程?確定分壓器的輸出。對于這個等式,你需要知道
1、輸入電壓(Vin)
2、兩個諧振器值(R?和R?)
作為最基本的電路之一,分壓器用于看似無窮無盡的應(yīng)用。一些常見的包括電位計,傳感器和電平移位器。雖然壓差器的應(yīng)用幾乎無窮無盡,但它們不應(yīng)用于為負(fù)載供電。
選項D:數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC):
令人震驚的是,數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。(WHAAA?)無論如何,有許多DAC架構(gòu)適用于不同的應(yīng)用。這些設(shè)計由分辨率和最大采樣頻率等指標(biāo)決定。數(shù)模轉(zhuǎn)換會降低信號質(zhì)量,因此應(yīng)指定DAC在應(yīng)用方面具有非常小的誤差。由于復(fù)雜性和對精確匹配組件的需求,最專業(yè)的DAC被實現(xiàn)為集成電路(IC)。離散DAC通常是極其高速的低分辨率耗電類型,如軍用雷達(dá)系統(tǒng)中所使用的那樣。超高速測試設(shè)備,尤其是采樣示波器,也可以使用分立DAC。
幾十年來隨著技術(shù)越來越先進(jìn),應(yīng)用在移動通訊OSC振蕩器身上的工藝,不斷的更新,基本上都可以符合現(xiàn)代化高要求,高性能的產(chǎn)品設(shè)計需求。提高性能之后,石英振蕩器的使用價值大大增高,從而間接的推進(jìn)科技的進(jìn)步。
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