欧美进口振荡器规定的抖动类型
来源:http://www.jinluodz.com 作者:金洛鑫电子 2018年09月21
业界里常说拥有低抖动特性的晶体振荡器,都属于特别高端的晶振,各位做石英晶振的同行大概都能明白这个意思,然而对于外行人来说,就有点难以理解了。美国和欧洲其他国家的进口晶振量产的低抖动晶振比较多,日系也只有爱普生晶振,NDK晶振,KDS晶振,京瓷晶振等品牌会有部分生产,但也不算多。欧美的石英晶体振荡器抖动并不是都一样,而是有多种类型,和不同的计算方式。
时域测量:
有源晶振周期到周期抖动测量相邻周期之间的周期差。峰值到峰值周期抖动是宽度周期测量值从最小值到最大值的分布。从连续的直方图获得峰到峰边缘测量。采集的样本测量越多,最小和最大之间的差异越大期间数据点。样本周期测量的分布具有与其相关的RMS或标准偏差(1-sigma)。周期测量分布的1-sigma电平可用于计算误码率。预期的BER定义为当峰值到峰值的总抖动(随机加确定性)超过抖动预算时,导致误码的概率。
下面列出的是随机抖动(pk-to-pk)与BER的关系表:
频域测量:
可以从MtronPTI晶振的DTS时间测量系统获得指定带宽上的集成抖动。例如,SONET标准要求在与载波频率偏移12KHz至20MHz的频带内的抖动性能。根据根据测量的样本数量,Wavecrest系统将在每个单位30至90秒内计算该值。
集成抖动也可以在给定带宽上从相位噪声测量系统获得。取决于数量在每个频率偏移带内的平均值,每单位测量可能需要长达四分钟。每次测量技术有其优点和缺点。与MtronPTI技术支持的补充讨论可以审查这些测量技术的差异更详细。
在特定的155.52MHz PECL晶振产品中,集成抖动在12KHz至20MHz的频带内为1.08pS。在时域中测量,该相同的DUT具有5.99pS的循环到循环1-sigma水平。时域中的峰值到峰值是45.8pS。尽管集成相位抖动看起来更好,因为它的数量较小,但时域测量可以进行通信有关振荡器波形噪声特征的相同信息。
将相位噪声数据转换为集成相位抖动:
有许多论文描述了如何根据进口晶体振荡器相位噪声推导表达RMS抖动的方程。我们会告诉你什么是一个为Microsoft Excel电子表格开发的实际应用程序。这是一个可供任何工程师使用的工具有兴趣分析相位噪声数据。我们从完善的公式开始,以秒为单位计算RMS抖动相位噪声。
fo=以Hz为单位的载波频率
f1,f2=感兴趣的偏移频率范围,单位为Hz
Φ=以弧度表示的相位噪声2/Hz
dBc=相对于载波的相位噪声功率
SΦ(f)=特定偏移频率f的频谱密度,单位为Hz,(见公式2)
Φ与等式3的相位噪声功率有关。在方程式2中代入Φ,我们得到方程式4中SΦ(f)的最终定义。
为了近似积分,我们使用梯形等式5的总和。
相位噪声测试系统以对数标度绘制频率,每十年应选择至少3个点。例如获得均匀间隔的点,我们选择使用10,20,50,100,200 ......等方法。更多的点等于更好的相关性。剩下的就是取总和的平方根,然后除以(2*PI*Fo)。我们已经描述了所有必要的部分使这成为一个简单的任务,实现到电子表格或将其编码为BASIC或C程序。
下面列出的结果将此方法与使用n=16点的Aeroflex PN9000相位噪声测试装置进行比较10Hz至1MHz。
从供应商到客户的振荡器抖动的相关性:
无论指定何种类型的抖动,最大石英晶体振荡器抖动水平都会导致最终产品失效要求应该确定。在大多数情况下,振荡器抖动对整个系统抖动的贡献为25%或更低。帮助振荡器公司模拟客户板上的操作,有关噪声波动的信息应该是振荡器电源给供应商。然后,可以在有和没有电源线噪声注入的情况下执行抖动测量客户可以更好地理解设备如何通过一些“板载”信号干扰来执行。
MtronPTI晶振建议其客户群:
1)使用50000个周期循环指定时域1-sigma抖动和峰峰值电平。
2)还应指定SONET带宽(12 KHz至20 MHz)上的集成相位抖动。
3)应规定不同频率偏移下的相位噪声性能,以便为振荡器供应商提供完整的图像
振荡器信号噪声分布。
时域测量:
有源晶振周期到周期抖动测量相邻周期之间的周期差。峰值到峰值周期抖动是宽度周期测量值从最小值到最大值的分布。从连续的直方图获得峰到峰边缘测量。采集的样本测量越多,最小和最大之间的差异越大期间数据点。样本周期测量的分布具有与其相关的RMS或标准偏差(1-sigma)。周期测量分布的1-sigma电平可用于计算误码率。预期的BER定义为当峰值到峰值的总抖动(随机加确定性)超过抖动预算时,导致误码的概率。
下面列出的是随机抖动(pk-to-pk)与BER的关系表:
频域测量:
可以从MtronPTI晶振的DTS时间测量系统获得指定带宽上的集成抖动。例如,SONET标准要求在与载波频率偏移12KHz至20MHz的频带内的抖动性能。根据根据测量的样本数量,Wavecrest系统将在每个单位30至90秒内计算该值。
集成抖动也可以在给定带宽上从相位噪声测量系统获得。取决于数量在每个频率偏移带内的平均值,每单位测量可能需要长达四分钟。每次测量技术有其优点和缺点。与MtronPTI技术支持的补充讨论可以审查这些测量技术的差异更详细。
在特定的155.52MHz PECL晶振产品中,集成抖动在12KHz至20MHz的频带内为1.08pS。在时域中测量,该相同的DUT具有5.99pS的循环到循环1-sigma水平。时域中的峰值到峰值是45.8pS。尽管集成相位抖动看起来更好,因为它的数量较小,但时域测量可以进行通信有关振荡器波形噪声特征的相同信息。
将相位噪声数据转换为集成相位抖动:
有许多论文描述了如何根据进口晶体振荡器相位噪声推导表达RMS抖动的方程。我们会告诉你什么是一个为Microsoft Excel电子表格开发的实际应用程序。这是一个可供任何工程师使用的工具有兴趣分析相位噪声数据。我们从完善的公式开始,以秒为单位计算RMS抖动相位噪声。
fo=以Hz为单位的载波频率
f1,f2=感兴趣的偏移频率范围,单位为Hz
Φ=以弧度表示的相位噪声2/Hz
dBc=相对于载波的相位噪声功率
SΦ(f)=特定偏移频率f的频谱密度,单位为Hz,(见公式2)
Φ与等式3的相位噪声功率有关。在方程式2中代入Φ,我们得到方程式4中SΦ(f)的最终定义。
为了近似积分,我们使用梯形等式5的总和。
相位噪声测试系统以对数标度绘制频率,每十年应选择至少3个点。例如获得均匀间隔的点,我们选择使用10,20,50,100,200 ......等方法。更多的点等于更好的相关性。剩下的就是取总和的平方根,然后除以(2*PI*Fo)。我们已经描述了所有必要的部分使这成为一个简单的任务,实现到电子表格或将其编码为BASIC或C程序。
下面列出的结果将此方法与使用n=16点的Aeroflex PN9000相位噪声测试装置进行比较10Hz至1MHz。
从供应商到客户的振荡器抖动的相关性:
无论指定何种类型的抖动,最大石英晶体振荡器抖动水平都会导致最终产品失效要求应该确定。在大多数情况下,振荡器抖动对整个系统抖动的贡献为25%或更低。帮助振荡器公司模拟客户板上的操作,有关噪声波动的信息应该是振荡器电源给供应商。然后,可以在有和没有电源线噪声注入的情况下执行抖动测量客户可以更好地理解设备如何通过一些“板载”信号干扰来执行。
MtronPTI晶振建议其客户群:
1)使用50000个周期循环指定时域1-sigma抖动和峰峰值电平。
2)还应指定SONET带宽(12 KHz至20 MHz)上的集成相位抖动。
3)应规定不同频率偏移下的相位噪声性能,以便为振荡器供应商提供完整的图像
振荡器信号噪声分布。
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