设计时晶振的问题库(z)
抖動與相噪有什么關系?相位噪聲和抖動是對同一種現象的兩種不同的定量方式(描述)。抖動是一個時域概念,單位是pS或fS。相位噪聲是頻率域的概念,相位噪聲是用偏移頻率fm處1Hz帶寬內的矩形的面積, 與整個功率譜曲線下包含的面積之比表示的,單位為-dBC/Hz。OCXO的電壓參考端的作用是什么?通常時鐘板上需要一個高精密的電壓基準,解決的辦法可以在時鐘設計上增加一個高精密的電壓基準芯片,但這樣會帶來時鐘成本的上升。另外的解決辦法可以從OCXO的電壓參考端獲得電壓基準。由于OCXO通常是將電壓基準放置在溫度最恒定的地方,而且OCXO的恒溫槽的控溫精度通常為0.1℃,這樣無形進一步減小了電壓基準對溫度變化的敏感程度。所以推薦采取OCXO電壓參考端作為時鐘的電壓基準。?
需要注意的是OCXO電壓參考端的負載電流應該小于1mA。壓控紋波是否會影響晶振的穩定性如果晶振壓控電壓發生改變,晶振的頻率必然也隨之變化。當干擾信號過大時會帶來晶振抖動或相噪惡化,甚至發生頻率改變。通常在晶振內部壓控端設計了頻響大于2KHZ的低通濾波環/回路以減小壓控端外來紋波的干擾。 如晶振工作環境存在較強外部干擾時,也可以在壓控端外部增加低通濾波器。晶振供電源系統設計應該注意哪些事項?
在晶振的電源輸入端跨接一個10~100uF的鉭電容或陶瓷電容,供電電壓越低或供電PCB走線越細,電容的容值應相應增大以降低將紋波干擾。 除此之外,在晶振的電源輸入端還應該跨接一個0.01uF的陶瓷去耦電容,推薦采取”同層相連”的方法,切不可通過過孔在電源層和地線層相連。?
對于OCXO產品還應該注意供電系統的功率需大于OCXO的啟動功率并有一定的余量。
??? ?OCXO電源應用電路圖?????????????????????????????????????????????? ?????TCXO/MCXO/VCXO/OSC電源應用電路圖
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????? 正弦波輸出應用電路圖?????????????????????????????????????????????????????????????? ??? 方波輸出應用電路圖?
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? ?削頂正弦波輸出應用電路圖 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (LV)PECL參考應用電路圖
從PCB布線上考慮,基本原則如下:
- 輸入線和輸出線避免相鄰平行,以免產生反射干擾。
- 多考慮電源和地線產生的噪音干擾:加去耦電容;加寬電源和地線。線寬符合地線>電源線>信號線規則,??? 并采用大面積銅層做地線。
- 考慮信號串擾,遠離地線,移開串擾信號或屏蔽被干擾的信號。
- 盡量保證地層的完整性。
從布局上考慮
- 晶振盡量焊在PCB上,少用插座方式。
- 高頻信號線盡可能遠離敏感的模擬電路器件。
- 數字地與模擬地由一點短接或通過外界接口相連(如插座)。
由于影響晶振短期穩定性的主要因素是溫度變化,在設計通盤布局的考慮下,盡量避免將晶振靠近機箱外殼或靠近溫變較大的部件如風扇,還應該遠離大功率射頻器件如射頻功放。 在振動或存在加速度變化的環境下,還應該考慮晶振的受力,確保應力分布均勻,并采取有效緩沖等減振措施。
電源紋波是否會對晶振產生影響?通常, 晶振對電源的紋波和噪聲的要求,小于輸出電壓的1%,由于晶振內部有高精密電壓基準,其紋波抑制、負載調整率都非常優良,精度可以達到3ppm/℃。電源系統1%以內的紋波對晶振的干擾可以忽略。總結
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