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你一定不知道的IDT時鐘振蕩器測量與計算的技術知識
你一定不知道的IDT時鐘振蕩器測量與計算的技術知識
美國Integrated Device Technology, Inc.公司,簡稱是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,頻率元件與時序是他們主打的產品,也是最具影響力的模塊.幾十年間,IDT公司已經為無數大中小型企業,提供超過10億顆時鐘振蕩器系列型號,具有非常高的品質和實用性,是高性能的進口晶振品牌之一.IDT公司不斷的追求完美,精益求精,每一顆時鐘晶體振蕩器,都是經過細心的打磨和先進的工藝制造的,”高顏值”的外表和優良的品質,是許多生產廠家的首選!
一、如何確定時鐘振蕩器頻譜密度和RMS抖動關系?
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,則結果稱為頻譜密度圖(請參見下圖).該圖很有趣,因為它顯示了噪聲功率在頻譜上的分布,并且圖下的面積等于RMS抖動平方,從而將時域RMS抖動規范與頻域頻譜純度相關聯.
頻譜密度圖和RMS抖動
二、用來測量晶體驅動水平的計算是什么?
晶體驅動電平是石英晶體中的功耗量,通常以微瓦或毫瓦為單位.可以通過測量流過晶體的激勵電流來計算.有多種測量驅動器級別的方法.使用電流探頭最可靠,這類似于流經電阻的電流.使用FET探頭也很常見,但在諸如Pierce的反相器型振蕩器上卻有缺點.在反相器型振蕩器上,晶體輸入與輸出之間的信號存在相位差,這使得很難準確測量晶體兩端的電壓.下面的方程式和示例將顯示使用電流探頭測量驅動電平的要求.可以通過使用RMS驅動電流(Id)和負載諧振電阻(RL)來計算驅動電平.請參考公式1.
由于RL隨負載電容而變化,因此公式2可用于計算RL.
將方程式1和2結合起來得出方程式3.
當RR為FS(串聯諧振頻率)時,RR等于R1(動電阻).
如果使用串聯諧振晶體,CL會變為無窮大.
三、WAN-PLL晶體振蕩器的功率注意事項是什么?
晶體振蕩器的電源應按照振蕩器制造商推薦的方法進行濾波,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對由于其內部加熱單元打開和關閉而引起的電流變化.可能需要使用專用的電源調節器來處理OCXO振蕩器的預熱電流.
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致氣流減少的地方,例如,將振蕩器放置在較高的組件或機械零件后面.
2.使振蕩器遠離熱源.避免在振蕩器下方的層上放置堅固的銅層(電源,地線)；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,也可以定制設計,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設備不需要蓋上蓋子.建議與振蕩器制造商一起驗證該解決方案.
五、將晶體振蕩器與PLL并置時的布局注意事項是什么?
目的是避免在石英晶體振蕩器和PLL輸入引腳之間的時鐘上增加任何噪聲.將振蕩器與PLL并置時,以下是一些準則.
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,請選擇一種將噪聲降低到最低的技術.
2.最小化振蕩器的輸出時鐘信號走線長度,因為振蕩器的輸出是單端的,因此容易受到串擾.
3.如果需要阻抗匹配以消除信號過沖/下沖,請在振蕩器輸出端為串聯終端電阻提供一個選件.
六、如何測量晶體振蕩器的負電阻?
負電阻模擬了有源網絡維持穩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Xm和運動阻力項Rm表示.作為容易評估振蕩器電路的負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電阻并觀察其是否可以振蕩的方法(檢查負電阻).振蕩器電路的容量可以通過改變附加電阻的值來檢查.
負電阻模型
如何計算IDT計時設備的最大總體計時誤差?
選擇合適的晶體.對于以下示例,我們的目標是使系統精度達到50ppm.圖1顯示了晶體電氣規格的示例.大多數制造商具有相似的值和變量.
|
電氣規格 |
|
|
標稱頻率 |
25.000MHz |
|
頻率公差 |
最大±15ppm |
|
頻率穩定度 |
最大±15ppm |
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老化25℃ |
10年內最大±10ppm |
|
負載電容 |
12pF并聯諧振 |
|
操作模式 |
AT切基本 |
表1:晶體電氣規格示例
頻率容差=±15ppm
頻率穩定性=±15ppm
老化=±10ppm,共10年.
貼片振蕩器在溫度,電壓和過程中的精度為±3.5ppm.假設修整靈敏度為7ppm/pF,工藝偏移為10％,內部負載電容(CL)為5pF.包括板和引腳寄生在內的負載電容精度等于±0.5ppm.假設調整靈敏度為7ppm/pF,最小的PCB工藝偏移,容差為1％的負載電容器以及7pF的外部負載電容.5pF內部和7pF外部負載電容將滿足所需的12pF負載電容,以正確調整晶體.所有參數的總和就是總系統定時誤差.最大總時序誤差=15+15+10+3.5+0.5=44ppm.
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