很多客户对于晶体和振荡器并不能完全区分得清,甚至不了解TCXO,SPXO,VCXO,OCXO这几种常见的振荡器类型的特性和功能,因此,康华尔电子整理了相关资料结果自身的经验和知识,甚至了一些Crystal与Oscillator常见问题,并给出详细的解答,让更多的采购和工程了解Oscillator Crystal.
什么是晶体?
晶体(X、XTAL)是一种在固定频率下振动的无源谐振器.可以是石英晶体或基于MEMS形式.这些器件用于集成振荡器电路的半导体集成电路外部时钟参考.
什么是振荡器?
振荡器(XO)由石英晶体谐振器和振荡电路组成,是一种能够产生时钟信号的有源器件.在不同地区,XO也被称为OSC或SPXO.XO的常见频率稳定性(随温度频率变化)在±10至±100ppm之间.
什么是VCXO?
VCXO是一种压控振荡器,属于有源器件.通过电压控制(VC),可以在一个称为拉动范围的特定范围内微调振荡器输出.VCXO通常用于电信、宽带、视频和仪器仪表的时钟同步.基于石英的VCXO晶振的输出频率拉动或微调的范围在±50至±200ppm之间.石英压控振荡器的拉动的线性范围变化通常在5％至10％之间.MEMS VCXO支持的拉动范围更是高达±3600ppm,并且拉动范围的线性偏差降至0.1％(优于石英器件50倍),使同步环路更容易实现.
什么是TCXO?
TCXO是一种温补振荡器,属于有源器件.此类器件通常在整个工作温度范围内的频率稳定度为±0.1ppm至±5ppm.这种器件用于需要精确时钟参考的应用中,如高性能电信和网络设备,包括小基站、同步以太网、光传输和GNSS模块等.
什么是OCXO?
OCXO是恒温振荡器的缩写.这种器件具有很高的稳定性,通常优于±50ppb,甚至经常达到±5至±20ppb之间.OCXO将温度感知和补偿电路与晶体封装到一个受加热的金属盒中,创造出一个温度相对恒定的烘箱来实现高度的稳定性.双炉OCXO(烘箱内另有一个烘箱)的稳定性可达到<±1ppb级别.OCXO一般使用复杂的结构,并且功耗较大,低等级OCXO晶振功耗为350mW,而双炉OCXO功耗将达到2.5W.OCXO的性能一致性欠佳,而且容易出现各种故障.
什么是Stratum3?
Bellcore GR-1288定义了五个层级(Stratum),不同性能水平的网络需要的参考时钟(同步网络时钟)内在精度不同.级数越低,时钟越准确.
•Stratum1
•Stratum2
•Stratum3
•Stratum4
Stratum3的自由运行稳定性为20年以上的偏差在±4.6ppm之间,24小时以上的持续偏差要求在±0.37ppm范围内,这两个要求包括在所有条件下的频率误差.Stratum3E是Stratum3更加精确的版本,具有相同的自由运行稳定性,即±4.6ppm,但24小时以上的持续偏差仅为±0.01ppm,是普通Stratum3性能的37倍.作为Stratum3时钟的主要选项,TCXO晶振已经取代了OCXO,但目前OCXO具有Stratum3E水平的稳定性.
什么是差分振荡器?
差分振荡器通常用于高性能系统如10G/40G/100G的以太网中来提供高频信号(100MHz或以上).相对于单端振荡器,差分振荡器利用两个相位完全相反的信号,消除了共模噪声,从而产生更高的系统性能.差分振荡器用在高速系统中,以确保在具有电源噪声和其它噪声源的情况下能够获得信号的最佳完整性和稳定性.虽然在某些情况下也会用到CML,但是最常用的差分输出信号类型主要包括LVPECL、LVDS和HCSL.通常,基于石英的差分晶体振荡器的稳定度在±20ppm至±100ppm之间.MEMS差分振荡器可以支持的稳定性低至±2.5ppm的,这种器件的优点保证以太网设计时需要的频率偏移,从而产生最佳的吞吐量.
什么是特种振荡器?
利用半导体技术,可在上述有源振荡器的电路中加入独特的功能.实例包括:
•SSXO——扩频振荡器,采用扩频技术来降低EMI.
•ISPXO——系统内可程序设计振荡器,使用I2C/SPI接口在系统内动态做出变更.
•DCXO——数控振荡器,数字化微调振荡器的输出频率并减少模拟噪声.
•FSXO——可选频率振荡器,允许使用者从几个已经预程序设计到设备的频率中进行选择,以及在系统中动态地进行变更.
为什么SiTime在产品门类名称中使用”X”(例如TCXO温补晶振)?
虽然SiTime公司的所有器件都使用了MEMS技术(而不是石英晶体技术),我们仍然决定在上述的缩写中不用字母”M”来取代”X”,这是因为这些产品门类名称已经在市场上确立了几十年,并且已经与某些时钟功能相关联.由于SiTime晶振器件提供相同或更好的功能,继续使用同样的缩写将不会导致更多的混乱.
