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康氏振荡器的发展趋势以及优势分析

时间:2016-10-19      阅读:306

   随着社会的发展,也日益蓬勃发展,因此康氏振荡器的发展不断的生产出多种类型,并且它们各自的定义都不相同,今天我将来为大家讲解康氏振荡器的功能、晶体振荡器的发展趋势及晶体振荡器的应用,能够为大家进一步了解关于振荡器的发展趋势以及优点。
  康氏振荡器在应用具体起到的作用,微控制器的时钟源可以分为两类:基于机械谐振器件的时钟源,如晶体振荡器、陶瓷谐振槽路;RC(电阻、电容)振荡器。一种是皮尔斯振荡器配置,适用于晶体振荡器和陶瓷谐振槽路。另一种为简单的分立RC振荡器。基于康氏振荡器与陶瓷谐振槽路的振荡器通常能提供非常高的初始精度和较低的温度系数。RC振荡器能够快速启动,成本也比较低,但通常在整个温度和工作电源电压范围内精度较差,会在标称输出频率的5%至50%范围内变化。但其性能受环境条件和电路元件选择的影响。需认真对待振荡器电路的元件选择和线路板布局。在使用时,陶瓷谐振槽路和相应的负载电容必须根据特定的逻辑系列进行优化。具有高Q值的晶体振荡器对放大器的选择并不敏感,但在过驱动时很容易产生频率漂移(甚至可能损坏)。
  影响康氏振荡器工作的环境因素有:电磁干扰(EMI)、机械震动与冲击、湿度和温度。这些因素会增大输出频率的变化,增加不稳定性,并且在有些情况下,还会造成振荡器停振。上述大部分问题都可以通过使用振荡器模块避免。这些模块自带振荡器、提供低阻方波输出,并且能够在一定条件下运行。zui常用的两种类型是晶体振荡器模块和集成RC振荡器(硅振荡器)。晶体振荡器模块提供与分立晶体振荡器相同的精度。硅康氏振荡器的精度要比分立RC振荡器高,多数情况下能够提供与陶瓷谐振槽路相当的精度。
  选择康氏振荡器时还需要考虑功耗。分立振荡器的功耗主要由反馈放大器的电源电流以及电路内部的电容值所决定。CMOS放大器功耗与工作频率成正比,可以表示为功率耗散电 容值。比如,HC04反相器门电路的功率耗散电容值是90pF。在4MHz、5V电源下工作时,相当于1.8mA的电源电流。再加上20pF的晶体振荡器负载电 容,整个电源电流为2.2mA。陶瓷谐振槽路一般具有较大的负载电容,相应地也需要更多的电流。相比之下,晶体振荡器模块一般需要电源电流为10mA ~60mA。硅振荡器的电源电流取决于其类型与功能,范围可以从低频(固定)器件的几个微安到可编程器件的几个毫安。一种低功率的硅康氏振荡器,如MAX7375,工作在4MHz时只需不到2mA的电流。在特定的应用场合优化时钟源需要综合考虑以下一些因素:精度、成本、功耗以及环境需求。
  康氏振荡器的发展趋势
  1、小型化、薄片化和片式化:为满足为代表的便携式产品轻、薄、短小的要求,石英晶体振荡器的封装由传统的裸金属外壳覆塑料金属向陶瓷封装转变。
  2、低噪声,高频化,在GPS通信系统中是不允许频率颤抖的,相位噪声是表征振荡器频率颤抖的一个重要参数。OCXO主流产品的相位噪声性能有很大改善。除VCXO外,其它类型的晶体振荡器zui高输出频率不超过200MHz。例如用于GSM等的UCV4系列压控振荡器,其频率为650~1700MHz,电源电压2.2~3.3V,工作电流8~10mA。
  3、低功耗,快速启动,低电压工作,低电平驱动和低电流消耗已成为一个趋势。电源电压一般为3.3V。许多TCXO和VCXO产品,电流损耗不超过2mA。石英晶体振荡器的快速启动技术也取得突破性进展。
  4、高精度与高稳定度,无补偿式康氏振荡器总精度也能达到±25ppm,VCXO的频率稳定度在10~7℃范围内一般可达±20~100ppm,而OCXO在同一温度范围内频率稳定度一般为±0.0001~5ppm,VCXO控制在±25ppm以下。
  康氏振荡器的应用
  1.通用晶体振荡器,用于各种电路中,产生振荡频率。
  2.时钟脉冲用石英晶体谐振器,与其它元件配合产生标准脉冲信号,广泛用于数字电路中。
  3.微处理器用石英晶体谐振器。
  4.CTVVTR用石英晶体谐振器。
  5.钟表用石英晶体振荡器。
  综上所述,如今的社会迅猛发展,康氏振荡器的发展趋势是十分的好,并且它们都能为低噪声、高频化、高精度与高稳定度产品质量的不断提高做出了贡献。希望通过本文的讲解能对大家的工作有一定的指导作用。
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