晶振基础知识2

第二篇晶振基础知识一、产品分类石英晶体振荡器分为下列二类6种型号：类别型号代号含义1普通石英晶体振荡器CXO没有温度控制和温度补偿装置的，频率温度特性基本上由所用石英晶体谐振器确定的振荡器。压控石英晶体振荡器VCXO用控制电压使频率按一定规律偏移或调制的石英晶体振荡器。温度补偿石英晶体振荡器TCXO带有热敏电阻补偿网络的减少温度引起频率变化的石英晶体振荡器。数字补偿石英晶体振荡器DCXO带有数字电路补偿网络的减少温度引起频率变化的石英晶体振荡器。2恒温控制石英晶体振荡器OCXO带有温度控制装置，使石英谐振器温度基本不变以减少温度引起频率变化的石英晶体振荡器。组合恒温石英晶体振荡器POCXO是一种组合型石英晶体振荡器，利用数字电路以达到高振荡频率晶体振荡器的高稳定性，低老化率。二、术语和定义1、标称频率（FO），单位：MHz。

是由产品详细规范规定的振荡器的额定输出频率或频率的标称值。2、输出频率（F），单位：MHz。

振荡器在某特定条件下，在其输出端实际输出的频率。3、频率温度特性（Fs），单位：ppm。

在工作温度范围内，振荡器输出频率随环境温度变化的特性，称频率温度特性（简称：温度特性）。可细分为：高温特性（Fth)和低温特性（Ftl)。计算公式如下：

A、温度特性：Fs=（Fmax-Fmin）/Fo

式中：Fmax、Fmin分别为工作温度范围内最大和最小的输出频率。

Fo：标称频率。

B、高温特性：△Fth=∣Fth-F25∣/Fo

低温特性：△Ftl=∣Ftl-F25∣/Fo

式中：F25---在25℃环境温度下的输出频率。

Fth---在工作温度范围内高端的环境温度下的最大输出频率。

Ftl---在工作温度范围内低端的环境温度下的最小输出频率。4、频率准确度（Fv），单位：ppm。

振荡器的实际输出频率与标称频率的相对偏差量。5、频率重现性（Fr），单位：ppm。

又称开机再现性，是振荡器重复开机时输出频率的相对变化量。一般的测试方法如下：

常温开机t1时间后测输出频率F1，常温断电t2时间后，常温开机t3时间后测输出频率F2。（t1、t2、t3

由产品详细测试规范规定）。6、开机特性（Fa），单位：ppm或ppb。

又称开机稳定度。振荡器开机经规定的预热时间t1后的输出频率F1与达到稳定时间t2后的输出频率F2的相对变化量（t1、t2由产品详细测试规范规定）。

7、老化率（K），单位：ppm或ppb。

分日老化率（Kd）、月老化率（Km）、年老化率（Ky）。

振荡器在连续运行过程中输出频率随时间的线性变化称为老化，单位时间内的频率相对老化量称老化率。8、日频率波动（Sd），单位：ppm或ppb。

简称日波动。振荡器经规定的预热时间t1后，24小时内输出频率最大的相对变化量。一般是：在24小时内每1小时测一次，共测25次。

9、相位噪声（Pn），单位：dBc/Hz。

振荡器在偏离标称频率Fo的△f处1Hz带宽内由噪声的相位调制引起的单边带功率与信号总功率之比。一般，△f分别取：1Hz、10Hz、100Hz、1KHz、

10KHz、100KHz10、频率调节范围（Tr），单位：Hz。

又称微调范围、调频范围、可调范围。通过调节振荡器的频率调节装置，振荡器输出频率的最大相对改变范围。分为电调式和机械式。11、频率电源效应（△Fv），单位：ppm或ppb。

简称电源效应。在其它条件不变的条件下，电源电压变化

△V（由产品详细测试规范规定，缺省时，△V=±5％*Vcc）时，振荡器输出频率的相对变化量。12、频率负载效应（△FL），单位：ppm或ppb。

简称负载效应。在其它条件不变的条件下，负载变化△R

（由产品详细测试规范规定，缺省时，△R=±5％*RL）时，振荡器输出频率的相对变化量。13、工作温度范围（Tw），单位：℃。

简称工作温度。是振荡器所处的环境温度范围，在其范围内，振荡器所有的技术指标均应保证。14、储存温度范围（Ts），单位：℃。

是振荡器储存的环境温度范围，在其范围内，振荡器不通电储存，无性能退化或永久损坏。15、额定电源电压（Vcc），单位：V。

简称电源电压。振荡器的供电电源，在此电源电压下，振荡器能够保证指标（电源电压的变化范围为±5％）。16、预热电流（Imax）或预热功率（Pmax），单位：mA

或W。

又称开机电流、最大电流或开机功率、最大功率。在常温（25±5℃）的条件下，振荡器在额定电源电压下开始通电工作时，振荡器所消耗的最大电流或最大功率。功率的计算公式如下：Pmax=Vcc*Imax。17、工作电流（Io）或工作功率（Po），单位：mA

或W。

在常温（25±5℃）的条件下，振荡器在额定电源电压下经额定的预热时间后，振荡器达到稳定状态所消耗的电流或功率。Po=Vcc*Io。18、输出波形（Sout）。

振荡器的输出在示波器上呈现的波形，分为正弦波、准正弦波、方波等。19、输出幅度（Vout），单位：Vpp；输出功率（Pout），单位：dBm。

振荡器加额定的电源电压，在输出端加额定负载，输出为正弦波或准正弦波时，振荡器输出的电压峰-峰值或有效值称为输出幅度。（一般用示波器直接测量）输出功率：Pout=（Vout）2/RL。用频谱仪直接测量。20、额定负载（RL），单位：Ω。

又称输出负载。振荡器输出端所接的负载（由产品测试规范规定），在此负载下，振荡器能保证指标。21、输出电平（VoL和VoH），单位：V。

振荡器加额定的电源电压，在输出端加额定负载，输出为方波时，振荡器输出的低电平电压和高电平电压。22、占空比（SYM），单位：％。

振荡器输出为方波时，方波信号的一个周期内，高电平所占周期（TH）与一个完整周期（To）的比率。指标没要求的按40％～60％测试。

TH

To23、上沿延迟（Tr）和下沿延迟（Tf），单位：ns。

上沿延迟：振荡器输出为方波时，方波信号从幅度为Vo*10％上升到幅度为Vo*90％所延迟的时间。

下沿延迟：振荡器输出为方波时，方波信号从幅度为Vo*90％下降到幅度为Vo*10％所延迟的时间。

注：Vo为方波信号的电压幅度。指标没要求的，上升沿时间和下降沿时间默认为≤6ns。24、杂散抑制或频谱纯度，单位：dBc。

有用信号以外的信号称为杂散抑制，简称杂散。指标没要求的，默认为≤-75dBc。25、谐波抑制，单位：dBc。

就是标频信号的N（N=1，2，3…）倍信号。指标没要求的，默认为≤-30dBc，高次谐波默认≤-50dBc（5

倍标频以上）。26、中心电压。

振荡器外加压控电压范围的一半。一般为2.5V±0.2V。27、压控电压范围。

又称控制电压（VC），就是振荡器外加的压控电压范围（由产品详细测试规范规定）。一般有以下几种：

a、0～5Vb、0～4Vc、0.5～4.5Vd、0～3.3V三、石英晶体特性。1、石英晶体的材料。

分为以下两种：

a、天然水晶b、人造水晶（SiO2）2、石英晶体的种类。

分为以下几种：AT切、BT切、FC切、SC切等。这几种切型晶体的厚切变角度如下：

a、AT切为35°15′。b、BT切为-49°。

c、FC切为34°45′。d、SC切21°93′、34°11′3、晶体谐振器按泛音分，可分为基频、三次泛音、五次泛音。四、B模与C模。1、B模与C模原理图如下：2、B模抑制回路。

又称串联抑制回路，一般F串=（1.10～1.25）*Fo。串联等效电容的计算公式如下：

C′=C串/（（F串/Fo）2-1）。注：C串为串联电容的容值；F串为在网络分析仪上测出来的频率；Fo为晶体的频点。3、C模抑制回路。

又称并联抑制回路，一般F并=（0.70～0.85）*Fo。并联等效电容的计算公式如下：

C′=C并*（1-（F并/Fo）2）。注：C并为并联电容的容值；F并为在网络分析仪上测出来的频率；Fo为晶体的频点。4、AT切的晶体无需