FMI Oscillator应用笔记
来源:http://www.jinluodz.com 作者:金洛鑫电子 2019年01月10
总部位于美国的FMI CRYSTAL公司,成立于1971年,是频率控制元器件的制造商和供应商,不仅为通信行业提供石英晶体和振荡器,同时也可以根据客户需求提供晶振解决方案。产品应用主要分为两大类,分别是极端环境和商业工业,服务的产业有能源勘探、井下探测、空间、航天航空、导航定位系统、控制系统、地热/水热监测工具、电信、工业控制、无线、计量、光网络、流程控制、LAN/WAN、电脑周边设备、汽车车载等。
FMI晶振公司比较重视高可靠性晶体振荡器的研发和探索,标准商用和极端环境作业设备的振荡器类型有时钟振荡器,压控振荡器,温补振荡器,压控温补振荡器等。每一款型号在市场上都受到用户的大力赞赏,均采用当今世界上最领先的晶振生产技术和先进精密的制造设备。本文将重点说明FMI Oscillator的应用和各类振荡器的规格特性。
晶体振荡器是由晶体和振荡器电路组成的定时装置,提供输出波形在特定频率。当时钟晶体放入放大器电路(如图1所示)时,少量能量被反馈到晶体,导致它振动。这些振动起到稳定频率的作用振荡电路。
图1.使用晶体谐振器的简化振荡器电路 目标频率
振荡器的目标频率是振荡器的所需输出频率,以MHz或kHz为单位(兆赫兹或千赫兹)@25°C。应指定频率容差以及目标频率。
整体频率容差
总频率容差是与目标频率的允许频率偏差,指定为最大值以ppm为单位的频率偏差(百万分率)。偏差被指定为“包含”一组操作con工作温度范围,电源电压,输出负载和老化等数据。
工作温度范围
工作温度范围是设备在振荡期间将暴露的指定范围。所有在操作中将满足诸如总频率容差,对称性和电源电流的规范温度范围指定为最高和最低温度,单位为°C。
输出电压电平(逻辑电平)
输出电压电平高或“逻辑1”和输出电压电平低或“逻辑0”是电压阈值必须通过石英晶体振荡器的输出波形达到。所需的输出电平取决于振荡器必须驱动的负载类型和电源电压。有时HCMOS输出电压电平表示为电源电压的百分比。见图2。
存储温度范围
存储温度范围是器件在非振荡状态下暴露的温度的绝对极限,不会被损坏,并被指定为以°C为单位的最高和最低温度。
供电电流(Icc)
电源电流是来自电源的有源晶体振荡器的电流消耗量,通常是特定的以毫安(mA)为最大电流。
电源电压(Vdd)
电源电压是推荐用于振荡器工作的直流输入电压范围,通常指定作为具有百分比容差的DC电压。例如:5.0Vdc,±10%是典型规格。所有细节在指定的电源中将满足诸如总频率容差,对称性和电源电流等tions电压范围。
上升/下降时间
上升时间是从“逻辑0”到“逻辑1”级别的转换时间的度量。下降时间是衡量标准的一种方法从“逻辑1”到“逻辑0”级别的转换时间。上升和下降时间通常都指定为最大值转换时间以nS(纳秒)为单位。转换时间是在指定的电压阈值或特定的电压阈值下测量的输出波形的百分比。见图2。
对称性(占空比)
对称性通常也称为占空比,是输出波均匀性(或对称性)的度量。对称性是输出波形处于逻辑高状态的时间的度量,表示为百分比完整周期的年龄(%)。完美对称的波形在50%的时间内处于逻辑高状态,并且在a中逻辑低状态占50%的时间,并表示为50/50%。典型的对称公差为40/60%。紧身的sym计量被认为是45/55%。该参数在指定的电压阈值或百分比下测量输出波形。见图2。
开始时间
开始时间是石英水晶振荡器波形在上电后达到稳态振荡所需的时间,和通常指定为以mS(毫秒)为单位的最大时间。
三态输出
引脚1上具有三态控制的振荡器允许输出进入高阻态。此功能通过将控制电压施加到振荡器的引脚1来激活。VIH和VIL分别是启用和禁用三态功能的电压阈值。
输出负载
输出负载是振荡器可以驱动的最大负载。它根据门数或负载类型来规定电路。例如:HCMOS,TTL和ECL是振荡器必须驱动的最常见负载类型。HCMOS负载通常指定为pF(皮法)的容性负载。TTL负载被指定为多个TTL门。ECL被指定为指定电压的电阻负载。图3至图5示出了振荡器测试电路这里提到的负载需要。当振荡器可以在所有规格下驱动HCMOS和TTL负载时在操作条件下,命名法与HCMOS/TTL兼容。振荡器必须驱动的负载类型是测量波形参数(如逻辑电平)时使用的电压阈值的决定因素,占空比和上升/下降时间。
VCXO(压控晶体振荡器)
VCXO是一种振荡器,允许用户通过改变施加的控制电压来改变输出频率引脚1.图5显示了VCXO和VCTCXO测试电路。
控制电压
控制电压通常由可施加到VCXO的引脚1的最大和最小电压指定或VCTCXO振荡器。对于5.0Vdc电源电压,典型控制电压范围为0.5至4.5Vdc,0.3至3.3Vdc,3.3Vdc电源电压。
中心频率
VCXO或VCTCXO的中心频率是中心控制电压@25°C时的输出频率。它被指定为目标频率,其频率偏离目标频率。目标频率以MHz(兆赫兹)或kHz(千赫兹)表示,频率容差以±ppm(零件)指定每百万)。例如:20MHz,±25ppm@25°C是中心频率的典型规格。
线性
线性度是频率与控制电压的最佳直线斜率的最大允许偏差,并且以±%错误指定。典型的线性度规格为±20%和±10%。
可调性
可推移性是输出频率相对于中心频率的变化,由最小值到a控制电压的最大变化。它被指定为±ppm(百万分率)。例如,典型的可牵引性规格为±100ppm,这意味着输出频率应至少变为-100ppm和+100当控制电压分别设置为最小和最大电平时,来自中心频率的ppm。
TCXO(温补晶振)
TCXO是一种带温度补偿网络的晶体振荡器。一个典型的整体频率容差可以通过TCXO实现±0.5ppm至±5.0ppm。TCXO网络通常包括一个微调电容器可用于补偿由于老化引起的频移和/或将振荡器调谐到精确的频率。定义的许多VCXO术语(如中心频率和可移动性)也适用于TCXO规范。然而,在TCXO规范中,这些术语指的是修整器范围内的频率容差和可牵引性电容而不是控制电压。由于TCXO具有必须可接近的微调电容器,因此它们是通常不是气密密封或适合暴露于元素。
调谐范围
调谐范围是微调电容或控制电压可以调节频率的范围通常指定为最小范围。例如,±5.0ppmmin。是典型的调谐范围规范。
VCTCXO(压控温补振荡器)
VCTCXO是具有温度补偿网络的VCXO,可以实现整体频率容差类似于TCXO。VCTCXO使用控制电压而不是微调电容来补偿频率由于老化而移位和/或将振荡器调谐到精确的频率。VCTCXO是密封的。
调整灵敏度
对于TCXO,调谐灵敏度是频率变化与微调电容变化的斜率,以ppm/pF为单位。对于VCTCXO,调谐灵敏度是频率变化与控制电压变化的斜率,在中指定PPM/伏特。
各种负载类型的振荡器波形和测试电路:
图2.HCMOS/TTL兼容振荡器的波形
图3.HCMOS测试电路
图4.TTL测试电路
图5.VCXO和VCTCXO的TTL测试电路。Vc表示控制电压(引脚1)
图6.PECL和ECL时钟振荡器的波形免费输出
图7.ECL时钟振荡器测试电路
图8.PECL时钟振荡器测试电路
图9.PECLVCXO测试电路
FMI集团往下所有产品包括石英晶体,振荡器,传感器等,均通过ISO9001和ISO14001的认证,从产品开发,制造到出厂,每一个环节都着重注意品质,不断改进优化每一个步骤,致力于实现全部产品拥有最高的质量和可靠性,并且在生产过程中避免环境污染,坚决不使用有害物质和国际规定禁止的物料,符合ROHS和ESD标准。
FMI晶振公司比较重视高可靠性晶体振荡器的研发和探索,标准商用和极端环境作业设备的振荡器类型有时钟振荡器,压控振荡器,温补振荡器,压控温补振荡器等。每一款型号在市场上都受到用户的大力赞赏,均采用当今世界上最领先的晶振生产技术和先进精密的制造设备。本文将重点说明FMI Oscillator的应用和各类振荡器的规格特性。
晶体振荡器是由晶体和振荡器电路组成的定时装置,提供输出波形在特定频率。当时钟晶体放入放大器电路(如图1所示)时,少量能量被反馈到晶体,导致它振动。这些振动起到稳定频率的作用振荡电路。
图1.使用晶体谐振器的简化振荡器电路 目标频率
振荡器的目标频率是振荡器的所需输出频率,以MHz或kHz为单位(兆赫兹或千赫兹)@25°C。应指定频率容差以及目标频率。
整体频率容差
总频率容差是与目标频率的允许频率偏差,指定为最大值以ppm为单位的频率偏差(百万分率)。偏差被指定为“包含”一组操作con工作温度范围,电源电压,输出负载和老化等数据。
工作温度范围
工作温度范围是设备在振荡期间将暴露的指定范围。所有在操作中将满足诸如总频率容差,对称性和电源电流的规范温度范围指定为最高和最低温度,单位为°C。
输出电压电平(逻辑电平)
输出电压电平高或“逻辑1”和输出电压电平低或“逻辑0”是电压阈值必须通过石英晶体振荡器的输出波形达到。所需的输出电平取决于振荡器必须驱动的负载类型和电源电压。有时HCMOS输出电压电平表示为电源电压的百分比。见图2。
存储温度范围
存储温度范围是器件在非振荡状态下暴露的温度的绝对极限,不会被损坏,并被指定为以°C为单位的最高和最低温度。
供电电流(Icc)
电源电流是来自电源的有源晶体振荡器的电流消耗量,通常是特定的以毫安(mA)为最大电流。
电源电压(Vdd)
电源电压是推荐用于振荡器工作的直流输入电压范围,通常指定作为具有百分比容差的DC电压。例如:5.0Vdc,±10%是典型规格。所有细节在指定的电源中将满足诸如总频率容差,对称性和电源电流等tions电压范围。
上升/下降时间
上升时间是从“逻辑0”到“逻辑1”级别的转换时间的度量。下降时间是衡量标准的一种方法从“逻辑1”到“逻辑0”级别的转换时间。上升和下降时间通常都指定为最大值转换时间以nS(纳秒)为单位。转换时间是在指定的电压阈值或特定的电压阈值下测量的输出波形的百分比。见图2。
对称性(占空比)
对称性通常也称为占空比,是输出波均匀性(或对称性)的度量。对称性是输出波形处于逻辑高状态的时间的度量,表示为百分比完整周期的年龄(%)。完美对称的波形在50%的时间内处于逻辑高状态,并且在a中逻辑低状态占50%的时间,并表示为50/50%。典型的对称公差为40/60%。紧身的sym计量被认为是45/55%。该参数在指定的电压阈值或百分比下测量输出波形。见图2。
开始时间
开始时间是石英水晶振荡器波形在上电后达到稳态振荡所需的时间,和通常指定为以mS(毫秒)为单位的最大时间。
三态输出
引脚1上具有三态控制的振荡器允许输出进入高阻态。此功能通过将控制电压施加到振荡器的引脚1来激活。VIH和VIL分别是启用和禁用三态功能的电压阈值。
输出负载
输出负载是振荡器可以驱动的最大负载。它根据门数或负载类型来规定电路。例如:HCMOS,TTL和ECL是振荡器必须驱动的最常见负载类型。HCMOS负载通常指定为pF(皮法)的容性负载。TTL负载被指定为多个TTL门。ECL被指定为指定电压的电阻负载。图3至图5示出了振荡器测试电路这里提到的负载需要。当振荡器可以在所有规格下驱动HCMOS和TTL负载时在操作条件下,命名法与HCMOS/TTL兼容。振荡器必须驱动的负载类型是测量波形参数(如逻辑电平)时使用的电压阈值的决定因素,占空比和上升/下降时间。
VCXO(压控晶体振荡器)
VCXO是一种振荡器,允许用户通过改变施加的控制电压来改变输出频率引脚1.图5显示了VCXO和VCTCXO测试电路。
控制电压
控制电压通常由可施加到VCXO的引脚1的最大和最小电压指定或VCTCXO振荡器。对于5.0Vdc电源电压,典型控制电压范围为0.5至4.5Vdc,0.3至3.3Vdc,3.3Vdc电源电压。
中心频率
VCXO或VCTCXO的中心频率是中心控制电压@25°C时的输出频率。它被指定为目标频率,其频率偏离目标频率。目标频率以MHz(兆赫兹)或kHz(千赫兹)表示,频率容差以±ppm(零件)指定每百万)。例如:20MHz,±25ppm@25°C是中心频率的典型规格。
线性
线性度是频率与控制电压的最佳直线斜率的最大允许偏差,并且以±%错误指定。典型的线性度规格为±20%和±10%。
可调性
可推移性是输出频率相对于中心频率的变化,由最小值到a控制电压的最大变化。它被指定为±ppm(百万分率)。例如,典型的可牵引性规格为±100ppm,这意味着输出频率应至少变为-100ppm和+100当控制电压分别设置为最小和最大电平时,来自中心频率的ppm。
TCXO(温补晶振)
TCXO是一种带温度补偿网络的晶体振荡器。一个典型的整体频率容差可以通过TCXO实现±0.5ppm至±5.0ppm。TCXO网络通常包括一个微调电容器可用于补偿由于老化引起的频移和/或将振荡器调谐到精确的频率。定义的许多VCXO术语(如中心频率和可移动性)也适用于TCXO规范。然而,在TCXO规范中,这些术语指的是修整器范围内的频率容差和可牵引性电容而不是控制电压。由于TCXO具有必须可接近的微调电容器,因此它们是通常不是气密密封或适合暴露于元素。
调谐范围
调谐范围是微调电容或控制电压可以调节频率的范围通常指定为最小范围。例如,±5.0ppmmin。是典型的调谐范围规范。
VCTCXO(压控温补振荡器)
VCTCXO是具有温度补偿网络的VCXO,可以实现整体频率容差类似于TCXO。VCTCXO使用控制电压而不是微调电容来补偿频率由于老化而移位和/或将振荡器调谐到精确的频率。VCTCXO是密封的。
调整灵敏度
对于TCXO,调谐灵敏度是频率变化与微调电容变化的斜率,以ppm/pF为单位。对于VCTCXO,调谐灵敏度是频率变化与控制电压变化的斜率,在中指定PPM/伏特。
各种负载类型的振荡器波形和测试电路:
FMI集团往下所有产品包括石英晶体,振荡器,传感器等,均通过ISO9001和ISO14001的认证,从产品开发,制造到出厂,每一个环节都着重注意品质,不断改进优化每一个步骤,致力于实现全部产品拥有最高的质量和可靠性,并且在生产过程中避免环境污染,坚决不使用有害物质和国际规定禁止的物料,符合ROHS和ESD标准。
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