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单端（CMOS输出）晶振选型
发布时间： 2023/6/6 14:25:31 | 27 次阅读
钟振(XO)：这是zui基本的类型，其稳定性完全由晶体谐振器本身的固有特性决定。 MHz 范围内的较
高频率晶体由石英棒制成，其制造工艺应满足：即使环境温度在-55℃至%2B125℃(-67?F 至 %2B257?F)之间变
化，也可提供相对稳定的频率。即使在这么宽的温度范围内，适当切割的石英晶体也可实现?25ppm 的稳
定性。与诸如随温度变化可达 1％(10,000ppm)或更高的 LC 振荡电路等其它无源谐振器相比，晶体振荡器
的性能有了根本提升。但对于某些应用来说，即使 25ppm 也不够好，因此必须采用额外措施。
温度补偿晶振(TCXO)：如果固有频率与石英晶体的温度稳定性不能满足应用要求，可以采用温度补
偿单元。 TCXO 使用温度感测器件以及产生电压曲线的电路，在整个温度范围内，该电压曲线与晶体的频
率变化趋势完全相反，所以可理想地抵消晶体的漂移。 根据 TCXO 的类型和温度范围，TCXO 的典型稳
定性规范范围为 ?0.2ppm 至?5ppm。
恒温控制晶振(OCXO)：对于某些应用，TCXO 的频率-温度稳定性指标仍无法满足要求。在这些情况
下，可能需要 OCXO。顾名思义，具有烤腔的振荡器将晶体加热到更高温度，该被控温度使得即使环境温
度可能变化很大，晶体的温度也保持稳定。由于晶体的温度和振荡器的敏感部分的变化很小，频率-环境温
度稳定性得到显着改善。在环境温度范围内，OCXO 的稳定性可以达到 0.001ppm。然而，这种稳定性的
提升是以增加功耗为代价的，将热量提供给烤腔当然需要能量。典型的 OCXO 可能需要 1 到 5W 的功率来
维持内部温度。在开机后，还需要等待温度和频率稳定下来的暖机时间，取决于晶振类型，暖机时长通常
从 1 分钟到 10 多分钟。
压控晶振(VCXO)：在一些应用中，期望能够调谐或调整振荡器的频率，以便将其锁相到锁相环中的
参考、或还可能是对波形进行调制。VCXO 通过电子频率控制(EFC)电压输入提供此功能。对于某些专用
器件，VCXO 的调谐范围规范可能在?10ppm 到?100ppm(甚至更高)。
TCVCXO 和 VCOCXO：TCXO 或 OCXO 通常包括 EFC 输入电压。这就允许进行调整，以便将输出
(XO
频率jing确地校准为标称值。
晶振小知识
)
差分信号输出钟振 ………………………………………………
9
1
单端（CMOS
2
输出）钟振选择指南
封装
工作电压 输出逻辑 频率范围 产品系列
页码
5x7mm
1.8V,2.5V,3.3V,5V CMOS/TTL
25KHz-200MHz BZX1
3-6
5x3.2mm
1.8V,2.5V,3.3V,5V CMOS/TTL
25KHz-200MHz BZX3
3-6
3.2x2.5mm 1.8V,2.5V,3.3V,5V CMOS/TTL
25KHz-200MHz BZX4
3-6
2.5x2.0mm 1.8V,2.5V,3.3V,5v CMOS/TTL
0.01-200MHz
BZX5
3-6
2.0x1.6mm 1.8V,2.5V,3.3V,5v CMOS/TTL
1MHz-200MHz BZX8
3-6
20x13mm 1.8V,2.5V,3.3V,5V CMOS/TTL 0.01-160MHz FTX6 7-8
选择晶振时需要考虑的五个关键点
1.输出频率
任何振荡器zui基本的属性都是它生成的频率。根据定义，振荡器是接受输入电压(通常为直流电压)并在某一频率下产生重
复交流输出的器件。所需的频率由系统类型和如何使用该振荡器所决定。
一些应用需要 kHz 范围内的低频晶体。一个常见的例子是 32.768 kHz 手(钟)表晶体。 但是大多数当前的应用需要更高频
率的晶体，范围从小于 10MHz 到大于 100MHz。
2.频率稳定性和温度范围
所需的频率稳定性由系统要求确定。振荡器的稳定性可简单地表述为：由于某些原因引起的频率变化除以中心频率。
即：稳定性=频率变化?中心频率 。 例如，如果振荡器输出频率为 10MHz，并且随温度变化了 10Hz，则其温度稳定性为：
10 / 10,000,000 = 1x10-6 = 1ppm。 晶振的典型稳定性可以在 100ppm 至 0.001ppm 之间。 频率稳定性通常由应用要求决
定，并进而确定将需要的晶振类型。振荡器必须工作的温度范围是确定可以达到的稳定性的主要因素。
3.输入电压和功率
任何类型的晶振通常都可以被设计为利用系统中已有的 DC 输入电源电压来操作。 在数字系统中，通常希望使用与振荡器
将驱动的系统中的逻辑器件所使用的电压相匹配的电压来驱动晶振，以便逻辑电平是直接兼容的。%2B3.3V 或%2B5V 是这些数字
单元的典型输入。具有较高功率输出的其它器件可以使用较高电压，例如%2B12V 或%2B15V。另一个考虑因素是为器件供电所需
的电流量。XO 或 TCXO 可能只需要几 mA，因此在低电压系统中，其功耗可以小于 0.01W。另一方面，在上电时，一些 OCXO
可以需要 5W 或 6W。
4.输出波形
然后要选择输出波形以匹配振荡器将在系统中驱动的负载。zui常见的输出之一是 CMOS——以驱动逻辑电平输入。CMOS 输出
将是在地电位和系统的 Vdd 轨之间摆动的方波。对于高于约 100MHz 的较高频率，通常使用差分方波。这些振荡器具有两个
180?异相的输出、具有快速上升和下降时间以及非常小的抖动。zui通用的类型是 LVPECL 和 LVDS。如果振荡器用于驱动 RF
组件、如混频器或其它具有 50Ω输入阻抗的器件，则通常会指定某个功率级别的正弦波输出。产生的输出功率通常在 0dBm
到%2B13dBm(1mW 到 20mW)之间，尽管如果需要可以输出更高功率。
5.封装尺寸和外形
基于振荡器类型和规格，对晶振封装的要求将大相径庭。简单的时钟振荡器和一些 TCXO 可以装在小到 1.2?2.5mm2 的封装
中；而一些 OCXO 可以大到 50?50mm2，对某些特定设计，甚至可更大。虽然一些通孔封装如双列直插式 4 或 14 引脚类型
仍然用于较大的部件(如 OCXO 或专用 TCXO)，但大多数当前设计使用表贴封装。这些表贴配置可以是密封的陶瓷封装，或
基于 FR-4 的、具有用于 I/O 的建构的组件。
如上所述，当选定晶振时，有许多不同的选择要考虑。然而，通过检查使用晶振的系统，zui方便的选择将变得显而易见；
例如可用于为晶振供电的输入电压以及振荡器的输出将驱动的器件的类型等因素。还必须考虑应用的其它约束条件，例如
物理尺寸和操作环境。除了这些基本参数之外，针对特定应用，还有许多其它规范要予以考量。但当将这些因素通盘考虑
后，很可能会找到一款满足系统要求的晶振。
