晶體振蕩器(晶振)的主要技術指標詳解

     本文介紹了一些足以表現(xiàn)出一個晶體振蕩器性能高低的技術指標，了解這些指標的含義，將有助于通訊設計工程師順利完成設計項目，同時也可以大大減少整機生產(chǎn)廠家的采購成本。



　   總頻差：在規(guī)定的時間內(nèi)，由于規(guī)定的工作和非工作參數(shù)全部組合而引起的晶體振蕩器頻率與給定標稱頻率的最大頻差。



　　 說明：總頻差包括頻率溫度穩(wěn)定度、頻率溫度準確度、頻率老化率、頻率電源電壓穩(wěn)定度和頻率負載穩(wěn)定度共同造成的最大頻差。一般只在對短期頻率穩(wěn)定度關心，而對其他頻率穩(wěn)定度指標不嚴格要求的場合采用。例如：精密制導雷達。頻率溫度穩(wěn)定度：在標稱電源和負載下，工作在規(guī)定溫度范圍內(nèi)的不帶隱含基準溫度或帶隱含基準溫度的最大允許頻偏。                                           

　　fT=±(FMax-fmin)/(fmax+fmin)                                         

　　fTref ＝±MAX[｜(fmax-fref)/fref｜，｜(fmin-fref)/fref｜]            

fT：頻率溫度穩(wěn)定度(不帶隱含基準溫度)                                 

　　fTref：頻率溫度穩(wěn)定度(帶隱含基準溫度)                                

　　fmax ：規(guī)定溫度范圍內(nèi)測得的最高頻率                                  

　　fmin：規(guī)定溫度范圍內(nèi)測得的最低頻率                                   

　　fref：規(guī)定基準溫度測得的頻率

                                         

　　說明：采用fTref指標的晶體振蕩器其生產(chǎn)難度要高于采用fT指標的晶體振蕩器,故fTref指標的晶體振蕩器售價較高。



　　頻率穩(wěn)定預熱時間：以晶體振蕩器穩(wěn)定輸出頻率為基準，從加電到輸出頻率小于規(guī)定頻率允差所需要的時間。

　　說明：在多數(shù)應用中，晶體振蕩器是長期加電的，然而在某些應用中晶體振蕩器需要頻繁的開機和關機，這時頻率穩(wěn)定預熱時間指標需要被考慮到（尤其是對于在苛刻環(huán)境中使用的軍用通訊電臺，當要求頻率溫度穩(wěn)定度≤±0.3ppm(-45℃～85℃)，采用OCXO作為本振，頻率穩(wěn)定預熱時間將不少于5分鐘，而采用DTCXO只需要十幾秒鐘)。



　　頻率老化率：在恒定的環(huán)境條件下測量振蕩器頻率時，振蕩器頻率和時間之間的關系。這種長期頻率漂移是由晶體元件和振蕩器電路元件的緩慢變化造成的，可用規(guī)定時限后的最大變化率（如±10ppb/天，加電72小時后），或規(guī)定的時限內(nèi)最大的總頻率變化（如：±1ppm/（第一年）和±5ppm/（十年））來表示。



　　說明：TCXO的頻率老化率為：±0.2ppm～±2ppm（第一年）和±1ppm～±5ppm（十年）（除特殊情況，TCXO很少采用每天頻率老化率的指標，因為即使在實驗室的條件下，溫度變化引起的頻率變化也將大大超過溫度補償晶體振蕩器每天的頻率老化，因此這個指標失去了實際的意義）。OCXO的頻率老化率為：±0.5ppb～±10ppb/天（加電72小時后），±30ppb～±2ppm（第一年），±0.3ppm～±3ppm（十年）。



　　頻率壓控范圍：將頻率控制電壓從基準電壓調(diào)到規(guī)定的終點電壓，晶體振蕩器頻率的最小峰值改變量。



　　說明：基準電壓為＋2.5V，規(guī)定終點電壓為＋0.5V和＋4.5V，壓控晶體振蕩器在＋0.5V頻率控制電壓時頻率改變量為-110ppm，在＋4.5V頻率控制電壓時頻率改變量為＋130ppm，則VCXO電壓控制頻率壓控范圍表示為：≥±100ppm(2.5V±2V)。



　　壓控頻率響應范圍：當調(diào)制頻率變化時，峰值頻偏與調(diào)制頻率之間的關系。通常用規(guī)定的調(diào)制頻率比規(guī)定的調(diào)制基準頻率低若干dB表示。                           

　　說明：VCXO頻率壓控范圍頻率響應為0～10kHz。

        頻率壓控線性：與理想（直線）函數(shù)相比的輸出頻率-輸入控制電壓傳輸特性的一種量度，它以百分數(shù)表示整個范圍頻偏的可容許非線性度。



　　說明：典型的VCXO頻率壓控線性為：≤±10%，≤±20%。簡單的VCXO頻率壓控線性計算方法為(當頻率壓控極性為正極性時)：

　　頻率壓控線性＝±((fmax-fmin)/ f0)×100%

　　fmax：VCXO在最大壓控電壓時的輸出頻率

　　fmin：VCXO在最小壓控電壓時的輸出頻率

　　f0：壓控中心電壓頻率

　　單邊帶相位噪聲￡(f)：偏離載波f處，一個相位調(diào)制邊帶的功率密度與載波功率之比。