在晶振選擇方面,除頻率,封裝,精度和工作溫度范圍外,對(duì)于VCXO應(yīng)用,用戶必須注意等效串聯(lián)電阻和負(fù)載電容.串聯(lián)電阻提供晶體的功耗測(cè)量.電阻值越小,振蕩器啟動(dòng)越容易.負(fù)載電容是晶體的重要參數(shù).首先,它決定了晶體的共振頻率.通常,晶體的標(biāo)記頻率意味著在將指定的負(fù)載電容與其并聯(lián)連接之后晶體的諧振頻率.大號(hào)等于規(guī)定的負(fù)載電容,但這不是將值從1/(2π√L1Ç1).因此,很明顯VCXO的調(diào)諧范圍與CL的值密切相關(guān).對(duì)于較小的負(fù)載電容值,VCXO調(diào)諧范圍限制在上側(cè);同樣,較大的電容值會(huì)降低下側(cè)的調(diào)諧范圍.加載電容的正確值取決于VCXO振蕩器的特性.VCXO CLK發(fā)生器的質(zhì)量和特性會(huì)受到晶體選擇和PCB布局的影響.
例如,在MAX9485設(shè)計(jì)中,為了平衡調(diào)諧范圍,調(diào)諧曲線的中心和電路板設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易性,我們選擇了Ecliptek晶振(ECX-5527-27)[2]的具有14pf負(fù)載電容的27MHz晶振.有了這樣的晶體,MAX9485可以提供±200ppm的脈沖范圍,參見(jiàn)圖1.應(yīng)該提到的是,晶體的拉伸范圍也隨包裝而變化.通常,金屬罐裝封裝具有比表面安裝器件(SMD)更大的拉動(dòng)范圍.然而,最近DAISHINKUCorp制造了一種新的SMD晶體,可提供與金屬罐裝晶體相似的拉伸范圍.我們測(cè)試了SMD晶體(KDS晶振DSX530GA),發(fā)現(xiàn)兩個(gè)4pf并聯(lián)電容的調(diào)諧范圍約為±200ppm,見(jiàn)圖2.

圖1

圖2

為了限制VCXO的調(diào)諧范圍,我們可以通過(guò)改變外部并聯(lián)電容來(lái)設(shè)置上限.并聯(lián)電容的值在4ps-7ps的范圍內(nèi),具體取決于電路板的寄生電容.另一方面,較低的范圍由內(nèi)部矢量的值確定,其不能在外部改變.為了減少寄生電容對(duì)上調(diào)諧范圍的影響,在電路板布局中,我們應(yīng)該盡量減小石英晶振引腳對(duì)地的寄生電容,從而在引腳與接地和電源方案之間提供良好的間隙.

圖3.輸出抖動(dòng)測(cè)量.

圖4.自觸發(fā)抖動(dòng)測(cè)量設(shè)置.

為了限制VCXO的調(diào)諧范圍,我們可以通過(guò)改變外部并聯(lián)電容來(lái)設(shè)置上限.并聯(lián)電容的值在4ps-7ps的范圍內(nèi),具體取決于電路板的寄生電容.另一方面,較低的范圍由內(nèi)部矢量的值確定,其不能在外部改變.為了減少寄生電容對(duì)上調(diào)諧范圍的影響,在電路板布局中,我們應(yīng)該盡量減小晶體引腳對(duì)地的寄生電容,從而在引腳與接地和電源方案之間提供良好的間隙.
測(cè)量輸出CLK抖動(dòng)的設(shè)置

表1.周期抖動(dòng)與輸出頻率的關(guān)系

測(cè)量輸出CLK抖動(dòng)的設(shè)置
對(duì)于石英晶體振蕩器,抖動(dòng)是一項(xiàng)重要的性能測(cè)量.有兩種最常用的抖動(dòng)定義:周期抖動(dòng)和周期間抖動(dòng),見(jiàn)圖3細(xì)節(jié).為了測(cè)量抖動(dòng),我們可以使用高速數(shù)字采樣示波器對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣,并根據(jù)定義計(jì)算抖動(dòng).Tektronix(TDS7254)或Lecroy(Wavepro960)的示波器使用配備的軟件提供這些測(cè)量.我們還可以使用高速數(shù)字示波器來(lái)測(cè)量時(shí)域中的周期抖動(dòng).圖3顯示了設(shè)置.通過(guò)時(shí)域方法,我們無(wú)法測(cè)量周期到周期的抖動(dòng).但是,如果每個(gè)周期的晶振抖動(dòng)噪聲是獨(dú)立且相同分布的,則周期間抖動(dòng)是周期抖動(dòng)的1.414倍.MAX9485可根據(jù)不同的音頻采樣頻率和頻率比例因子產(chǎn)生21種不同的輸出頻率.我們使用了圖4中所示的設(shè)置測(cè)量所有可能的輸出CLK頻率的周期抖動(dòng).

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負(fù)載電容決定晶振的共振頻率

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