你一定不知道的IDT時(shí)鐘振蕩器測(cè)量與計(jì)算的技術(shù)知識(shí)

美國(guó)Integrated Device Technology, Inc.公司,簡(jiǎn)稱(chēng)是IDT,也就是大家熟悉的IDT晶振品牌,在世界各地都擁有大批的用戶(hù),頻率元件與時(shí)序是他們主打的產(chǎn)品,也是最具影響力的模塊.幾十年間,IDT公司已經(jīng)為無(wú)數(shù)大中小型企業(yè),提供超過(guò)10億顆時(shí)鐘振蕩器系列型號(hào),具有非常高的品質(zhì)和實(shí)用性,是高性能的進(jìn)口晶振品牌之一.IDT公司不斷的追求完美,精益求精,每一顆時(shí)鐘晶體振蕩器,都是經(jīng)過(guò)細(xì)心的打磨和先進(jìn)的工藝制造的,”高顏值”的外表和優(yōu)良的品質(zhì),是許多生產(chǎn)廠(chǎng)家的首選!

一、如何確定時(shí)鐘振蕩器頻譜密度和RMS抖動(dòng)關(guān)系?

如果從頻譜的僅噪聲部分中提取功率,并將其繪制為有源晶振頻率的函數(shù),則結(jié)果稱(chēng)為頻譜密度圖(請(qǐng)參見(jiàn)下圖).該圖很有趣,因?yàn)樗@示了噪聲功率在頻譜上的分布,并且圖下的面積等于RMS抖動(dòng)平方,從而將時(shí)域RMS抖動(dòng)規(guī)范與頻域頻譜純度相關(guān)聯(lián). 

頻譜密度圖和RMS抖動(dòng)

二、用來(lái)測(cè)量晶體驅(qū)動(dòng)水平的計(jì)算是什么?

晶體驅(qū)動(dòng)電平是石英晶體中的功耗量,通常以微瓦或毫瓦為單位.可以通過(guò)測(cè)量流過(guò)晶體的激勵(lì)電流來(lái)計(jì)算.有多種測(cè)量驅(qū)動(dòng)器級(jí)別的方法.使用電流探頭最可靠,這類(lèi)似于流經(jīng)電阻的電流.使用FET探頭也很常見(jiàn),但在諸如Pierce的反相器型振蕩器上卻有缺點(diǎn).在反相器型振蕩器上,晶體輸入與輸出之間的信號(hào)存在相位差,這使得很難準(zhǔn)確測(cè)量晶體兩端的電壓.下面的方程式和示例將顯示使用電流探頭測(cè)量驅(qū)動(dòng)電平的要求.可以通過(guò)使用RMS驅(qū)動(dòng)電流(Id)和負(fù)載諧振電阻(RL)來(lái)計(jì)算驅(qū)動(dòng)電平.請(qǐng)參考公式1. 

由于RL隨負(fù)載電容而變化,因此公式2可用于計(jì)算RL. 

將方程式1和2結(jié)合起來(lái)得出方程式3. 

當(dāng)RR為FS(串聯(lián)諧振頻率)時(shí),RR等于R1(動(dòng)電阻). 

如果使用串聯(lián)諧振晶體,CL會(huì)變?yōu)闊o(wú)窮大. 

三、WAN-PLL晶體振蕩器的功率注意事項(xiàng)是什么?

晶體振蕩器的電源應(yīng)按照振蕩器制造商推薦的方法進(jìn)行濾波,以濾除電源噪聲.如果是OCXO,則必須提供足夠大的本地大容量電容器以應(yīng)對(duì)由于其內(nèi)部加熱單元打開(kāi)和關(guān)閉而引起的電流變化.可能需要使用專(zhuān)用的電源調(diào)節(jié)器來(lái)處理OCXO振蕩器的預(yù)熱電流.

四、WAN-PLL晶體振蕩器的散熱考慮是什么?

1.嘗試將振蕩器放置在因阻塞而導(dǎo)致氣流減少的地方,例如,將振蕩器放置在較高的組件或機(jī)械零件后面.

2.使振蕩器遠(yuǎn)離熱源.避免在振蕩器下方的層上放置堅(jiān)固的銅層(電源,地線(xiàn))；隨著更多的銅增加了熱交換.

3.振蕩器制造商可以提供塑料或金屬外殼,也可以定制設(shè)計(jì),以將其安裝在振蕩器的頂部,從而為突然的溫度變化提供絕緣層.通常,OCXO設(shè)備不需要蓋上蓋子.建議與振蕩器制造商一起驗(yàn)證該解決方案.

五、將晶體振蕩器與PLL并置時(shí)的布局注意事項(xiàng)是什么?

目的是避免在石英晶體振蕩器和PLL輸入引腳之間的時(shí)鐘上增加任何噪聲.將振蕩器與PLL并置時(shí),以下是一些準(zhǔn)則.

1.將振蕩器直接連接到PLL,并避免使用緩沖器；如果必須使用緩沖器,請(qǐng)選擇一種將噪聲降低到最低的技術(shù).

2.最小化振蕩器的輸出時(shí)鐘信號(hào)走線(xiàn)長(zhǎng)度,因?yàn)檎袷幤鞯妮敵鍪菃味说?/span>,因此容易受到串?dāng)_.

3.如果需要阻抗匹配以消除信號(hào)過(guò)沖/下沖,請(qǐng)?jiān)谡袷幤鬏敵龆藶榇?lián)終端電阻提供一個(gè)選件.

六、如何測(cè)量晶體振蕩器的負(fù)電阻?

負(fù)電阻模擬了有源網(wǎng)絡(luò)維持穩(wěn)定振蕩所需的所需增益,電阻模型如下圖所示.晶體由電抗項(xiàng)Xm和運(yùn)動(dòng)阻力項(xiàng)Rm表示.作為容易評(píng)估振蕩器電路的負(fù)電阻特性和振蕩容限的一種方法,是在晶體單元的熱端增加一個(gè)電阻并觀(guān)察其是否可以振蕩的方法(檢查負(fù)電阻).振蕩器電路的容量可以通過(guò)改變附加電阻的值來(lái)檢查. 

負(fù)電阻模型

如何計(jì)算IDT計(jì)時(shí)設(shè)備的最大總體計(jì)時(shí)誤差?

選擇合適的晶體.對(duì)于以下示例,我們的目標(biāo)是使系統(tǒng)精度達(dá)到50ppm.圖1顯示了晶體電氣規(guī)格的示例.大多數(shù)制造商具有相似的值和變量.

表1:晶體電氣規(guī)格示例

頻率容差=±15ppm

頻率穩(wěn)定性=±15ppm

老化=±10ppm,共10年.

貼片振蕩器在溫度,電壓和過(guò)程中的精度為±3.5ppm.假設(shè)修整靈敏度為7ppm/pF,工藝偏移為10％,內(nèi)部負(fù)載電容(CL)為5pF.包括板和引腳寄生在內(nèi)的負(fù)載電容精度等于±0.5ppm.假設(shè)調(diào)整靈敏度為7ppm/pF,最小的PCB工藝偏移,容差為1％的負(fù)載電容器以及7pF的外部負(fù)載電容.5pF內(nèi)部和7pF外部負(fù)載電容將滿(mǎn)足所需的12pF負(fù)載電容,以正確調(diào)整晶體.所有參數(shù)的總和就是總系統(tǒng)定時(shí)誤差.最大總時(shí)序誤差=15+15+10+3.5+0.5=44ppm.

你一定不知道的IDT時(shí)鐘振蕩器測(cè)量與計(jì)算的技術(shù)知識(shí)