晶振選型須知

1、晶振的種類

今天無數電子線路和應用需要精確定時或時鐘基準訊號。晶體時鐘振盪器極為適合這方面的許多應用。

時鐘振盪器有多種封裝，電氣效能規範多種多樣。大的方面有貼片式和直插式兩種，每種都具有不同的封裝尺寸並對應不同的封裝代號。貼片晶振由於採用了表面貼裝的安裝方式，尺寸都做的比較小，例如藍芽耳機或智慧型手機中經常用到的是尺寸較小的產品：

4025（4.0*2.5mm）、3225（3.

2*2.5mm）、2520（2.5*2.

0mm）封裝等。常規用途的封裝尺寸如5035、6035等。較大尺寸的有7050、8045等。

從功能和用途方面，它有好幾種不同的型別，主要有：電壓控制晶體振盪器（vcxo）、恆溫箱晶體振盪器（ocxo），以及數字補償晶體振盪器（dcxo）、溫度補償晶體振盪器（tcxo）。每種型別都有自己的獨特效能。

2、選型過程中對頻率穩定性的考慮

晶體振盪器的主要特性之一是工作溫度內的穩定性，它是決定振盪器**的重要因素。穩定性愈高或溫度範圍愈寬，器件的**亦愈高。

2.1、設計工程師要慎密決定對特定應用的實際需要，然後規定振盪器的穩定度。指標過高意味著花錢愈多。

2.2、對於頻率穩定度要求20ppm 或以上的應用，可使用普通無補償的晶體振盪器。對於成於1 至20ppm 的穩定度，應該考慮tcxo 。

對於低於1ppm 的穩定度，應該考慮ocxo 或dcxo 。

2.3、輸出

必需考慮的其它引數是輸出型別、相位雜訊、抖動、電壓穩定度、負載穩定性、功耗、封裝形式、衝擊和振動、以及電磁干擾（emi）。晶振器可hcmos/ttl 相容、acmos 相容、pecl 和正弦波輸出。每種輸出型別都有它的獨特波形特性和用途。

應該關注三態或互補輸出的要求。對稱性、上公升和下降時間以及邏輯電平對某些應用來說也要作出規定。許多dsp和通訊晶元組往往需要嚴格的對稱性（45% 至55%）和快速的上公升和下降時間（小於5ns ）

2.4、相位雜訊和抖動

在頻域測量獲得的相位雜訊是短期穩定度的真實量度。它可測量到**頻率的1hz 之內和通常測量到1mhz 。振盪器的相位雜訊在遠離中心頻率的頻率下有所改善。

tcxo 和ocxo 振盪器以及其它利用基波或諧波方式的晶體振盪器具有最好的相位雜訊效能。採用鎖相環合成器產生輸出頻率的振盪器比採用非鎖相環技術的振盪器一般呈現較差的相位雜訊效能。

2.5、抖動與相位雜訊相關，但是它在時域下測量。以微秒表示的抖動可用有效值或峰值測出。

許多應用，例如通訊網路、無線資料傳輸、atm 和sonet 要求必需滿足嚴格的拌動指標。需要密切注意在這些系統中應用的振盪器的抖動和相位雜訊特性。

2.6、電源和負載的影響

振盪器的頻率穩定性亦受到振盪器電源電壓變動以及振盪器負載變動的影響。正確選擇振盪器可將這些影響減到最少。設計者應在建議的電源電壓容差和負載下檢驗振盪器的效能。

不能期望只能額定驅動15pf 的振盪器在驅動50pf 時會有好的表現。在超過建議的電源電壓下工作的振盪器亦會呈現壞的波形和穩定性。

2.7、對於需要電池供電的器件，一定要考慮功耗。引入3.

3v 的產品必然要開發在3.3v 下工作的振盪器。----較低的電壓允許產品在低功率下執行。

現今大部分市售的表面貼裝振盪器在3.3v 下工作。許多採用傳統5v 器件的穿孔式振盪器正在重新設計，以便在3.

3v 下工作。

2.8、封裝尺寸

與其它電子元件相似，時鐘振盪器亦採用愈來愈小型的封裝。例如，m-tron 公司的m3l/m5l系列表面貼裝振盪器現在採用3.2×5.

0×1.0mm 的封裝。通常，較小型的器件比較大型的表面貼裝或穿孔封裝器件更昂貴。

小型封裝往往要在效能、輸出選擇和頻率選擇之間作出折衷。

2.9、工作環境

振盪器實際應用的環境需要慎重考慮。例如，高的振動或衝擊水平會給振盪器帶來問題。

2.10、除了可能產生物理損壞，振動或衝擊可在某些頻率下引起錯誤的動作。這些外部感應的擾動會產生頻率跳動、增加雜訊份量以及間歇性振盪器失效。

----對於要求特殊emi 相容的應用，emi 是另乙個要優先考慮的問題。除了採用合適的p c 母板布局技術，重要的是選擇可提供輻射量最小的時鐘振盪器。一般來說，具有較慢上公升/下降時間的振盪器呈現較好的emi 特性。

2.11、對於70mhz 以下的頻率，建議使用hcmos 型的振盪器。對於更高的頻率，可採用ecl型的振盪器。

ecl 型振盪器通常具有最好的總雜訊抑制，甚至在10 至100mhz 的較低頻率下，pecl 型也比其它型的振盪器略勝一籌。