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技术干货 评估晶振的稳定度 就看这5大指标

07/16 15:42
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晶振是电子系统时序的基准,一旦不稳定,容易引发通信丢包、数据错误、时序混乱,甚至整机宕机,带来严重后果。

那么,问题来了:

· 如何判断一颗晶振是否够稳?

· 数据手册里哪些参数是关键?

今天,小扬就给您传授一套:

“晶 振 稳 字 诀”

拆解数据手册里的五大关键指标,

助您科学选型、系统稳稳运行,

工程师也能收获“稳稳的幸福”~

01、频率容差

关键词:出厂时准不准?

频率容差,也叫初始频率精度,是晶振出厂时频率与标称值之间的偏差。

这是数据手册中的关键指标之一,通常标注为Frequency Tolerance,可以说是判断晶振“稳不稳”的第一关。

指标定义

· 定义:在标准测试条件(通常25℃、额定电压、标准负载)下,晶振实际输出频率与标称频率的最大偏差。

· 单位:±PPM (百万分之几)。数值越小,晶振出厂时越精准,系统对频也越快。

> 选型建议

· 系统是否能在首次上电时就“对频对得准”,很大程度取决于晶振的出厂频率准确度。

· 对于需要开机即稳定运行的通信模组、电表等应用,尤其要关注这一参数。

02、频率温度稳定性

关键词:冷热变化下稳不稳?

频率温度稳定度,又称温度频差,数据手册常用“Frequency v.s. Temperature”表示。

它体现晶振抵抗温度变化导致频率漂移的能力,是评估其能否在宽温环境下稳定运行的关键。

> 指标定义

· 定义:整个工作温度范围内,输出频率相对于25℃标称频率的最大偏移。

· 单位:通常用±PPM表示。另外,恒温晶振也常用±PPB表示,1PPM=1000PPB。

> 选型建议

· 标准晶振:

① 温偏:±10ppm ~ ±30ppm

② 应用:适合常温或温差变化不大的室内环境,适用于消费电子、一般工业控制等领域,能平衡频率稳定性和成本,满足大部分基础需求。

· 温补晶振TCXO):

① 温偏:±0.1ppm ~ ±2.5ppm

② 应用:内置温补电路,抗温漂能力强。适合户外、车载等温差大的环境,是定位、通信等领域的常用选择。

· 恒温晶振(OCXO):

① 温偏:±0.01ppb ~ ±500ppb

② 应用:内建恒温系统,温漂极小。专用于北斗授时、5G 基站、精密仪器等对频率精度极致追求的场景。

03、老化率

关键词:用久了会不会“漂”?

晶振运行久了也会“老去”。

老化率,是衡量晶振在长期运行中频率漂移趋势的关键指标,数据手册通常标注为Aging,影响系统长期稳定性。

> 指标定义

· 定义:晶振在长期连续工作后,会因晶体结构变化而“老化漂移”,输出频率发生累积性、不可逆漂移。

· 单位:通常关注年老化率,±PPM/年(也有按月或天标注)。

> 选型启示

· 高品质晶振首年老化率一般为 ±1ppm ~ ±3ppm,通常首年漂移较大,之后趋于稳定,OCXO 更可做到ppb级别。

· 对于通信基站智能电表、工业网网关等长周期运行、无人值守设备,建议优先选用低老化率的晶振。

04、相噪和抖动

关键词:信号干不干净?

时钟信号不仅要“准”,更要“纯净”。高速通信和精密测量中,信号的颤抖和杂波都会带来隐患。

相位噪声和抖动是衡量晶振信号纯净度的关键指标,直接影响传输质量和抗干扰能力。

> 指标定义

① 相噪(Phase Noise):

· 定义:频域中衡量时钟信号纯净度的指标,表示频率周围的随机相位扰动,反映信号在频谱上的相位不稳定性。

· 单位:dBc/Hz。数值越低,表明信号频谱越纯净,抗干扰能力越强。

②抖动(Jitter):

· 定义:时域中衡量时钟信号边沿时间不确定性的指标,表示实际时钟边沿与理想位置之间的时间偏差。

· 单位:皮秒(ps)或飞秒(fs)RMS。数值越小,信号越稳定,数据传输越可靠。

> 选型建议

· 对PCIe、SerDes、ADC/DAC等高速串行接口,低抖动能提升眼图质量、降低误码率,建议优先选择差分输出晶振(LVDS、LVPECL、HCSL)。

· 在5G通信、相控阵雷达、高精度视觉测量等对信噪比要求极高的场景,应优先选择低相噪的高性能晶振,如TCXO、VCXO、 OCXO等。

各类严苛应用场景?YXC晶振都有解法!选型不迷路、应用更安心~

扬兴科技

扬兴科技

深圳扬兴科技有限公司(下面简称:YXC),自2010年成立以来,一直专注于时钟频率器件的研发、生产和销售,是业界领先的半导体高新技术企业。 公司主营产品包括晶振、可编程振荡器、(VC)TCXO、三级钟、锁相环芯片以及实时时钟芯片等。研发产品通过了AEC-Q200、IATF16949车用体系认证及ISO14001-环境管理体系、ISO9001质量管理等体系认证,全频率产品生态链广泛应用于车载、通信、工业、医疗和军工等领域。 近年来,公司不断加大对时钟芯片、MEMS及高稳晶振的研发投入,汇聚了一批来自海内外的行业高端人才,先后成立了台湾半导体研发中心和华南频率器件生产中心,成为国内首家可编程晶振厂商,并获得国家级专精特新小巨人、绿色工厂等荣誉称号。 YXC秉承着”赋予科技生命力,携手伙伴共富足”的使命,以“成为国际一流的时钟频率器件服务商”为愿景,坚持技术创新和价值创造,为成就全球客户的卓越贡献自己的力量。

深圳扬兴科技有限公司(下面简称:YXC),自2010年成立以来,一直专注于时钟频率器件的研发、生产和销售,是业界领先的半导体高新技术企业。 公司主营产品包括晶振、可编程振荡器、(VC)TCXO、三级钟、锁相环芯片以及实时时钟芯片等。研发产品通过了AEC-Q200、IATF16949车用体系认证及ISO14001-环境管理体系、ISO9001质量管理等体系认证,全频率产品生态链广泛应用于车载、通信、工业、医疗和军工等领域。 近年来,公司不断加大对时钟芯片、MEMS及高稳晶振的研发投入,汇聚了一批来自海内外的行业高端人才,先后成立了台湾半导体研发中心和华南频率器件生产中心,成为国内首家可编程晶振厂商,并获得国家级专精特新小巨人、绿色工厂等荣誉称号。 YXC秉承着”赋予科技生命力,携手伙伴共富足”的使命,以“成为国际一流的时钟频率器件服务商”为愿景,坚持技术创新和价值创造,为成就全球客户的卓越贡献自己的力量。收起

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深圳扬兴科技有限公司(下面简称:YXC),自2010年成立以来,一直专注于时钟频率器件的研发、生产和销售,是业界领先的半导体高新技术企业。 公司主营产品包括晶振、可编程振荡器、(VC)TCXO、三级钟、锁相环芯片以及实时时钟芯片等。研发产品通过了AEC-Q200、IATF16949车用体系认证及ISO14001-环境管理体系、ISO9001质量管理等体系认证,全频率产品生态链广泛应用于车载、通信、工业、医疗和军工等领域。 近年来,公司不断加大对时钟芯片、MEMS及高稳晶振的研发投入,汇聚了一批来自海内外的行业高端人才,先后成立了台湾半导体研发中心和华南频率器件生产中心,成为国内首家可编程晶振厂商,并获得国家级专精特新小巨人、绿色工厂等荣誉称号。 YXC秉承着”赋予科技生命力,携手伙伴共富足”的使命,以“成为国际一流的时钟频率器件服务商”为愿景,坚持技术创新和价值创造,为成就全球客户的卓越贡献自己的力量。