首頁晶振行業(yè)動(dòng)態(tài) 同時(shí)具備差分輸出的雙輸出晶體振蕩器應(yīng)用分析
同時(shí)具備差分輸出的雙輸出晶體振蕩器應(yīng)用分析
來源：http://m.eitherspanlaw.com 作者：億金電子 2019年08月01
石英晶體振蕩器我們最簡(jiǎn)單的理解就是相比晶體諧振器多了自身的電壓.晶體振蕩器可以細(xì)分為SPX0振蕩器,VCXO壓控晶體振蕩器,TCXO溫度補(bǔ)償晶體振蕩器,OCXO恒溫振蕩器等.下面億金電子給大家介紹同時(shí)具備差分輸出的雙輸出晶體振蕩器.
對(duì)于諸如無線手機(jī)中的本地振蕩器(LO),鎖相LO中的頻率參考或微處理器或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的主時(shí)鐘源之類的應(yīng)用,通常需要高質(zhì)量頻率源(即振蕩器).
對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員來說,重要的信號(hào)源參數(shù)是頻率精度和頻率穩(wěn)定性.精度與頻率的初始值有關(guān),穩(wěn)定性與溫度和老化影響的頻率相位噪聲(短期)和漂移(長(zhǎng)期)有關(guān).對(duì)于晶體振蕩器設(shè)計(jì)人員來說,關(guān)鍵參數(shù)是諧振器本身的參數(shù)：諧振頻率,電抗和Q因子.除了相位噪聲之外,這些參數(shù)幾乎完全是晶體的函數(shù).
低相位噪聲取決于諧振器和有源元件.諧振器應(yīng)具有高Q值(大多數(shù)晶體在10,000至50,000范圍內(nèi)具有極高的Q值).有源晶振應(yīng)具有低閃爍噪聲和低噪聲系數(shù),并且其在諧振器上的負(fù)載應(yīng)該是最小的.這些屬性描述了MAX2620 IC中的有源器件：它具有高頻雙極性工藝固有的低閃爍噪聲,低噪聲系數(shù)和低寄生rb,其有源器件上的最小負(fù)載保持高負(fù)載Q值在振蕩器電路中需要.圖1顯示了一個(gè)簡(jiǎn)單的晶體振蕩器.
簡(jiǎn)單的晶體振蕩器基于單個(gè)振蕩器IC.jpg)
選擇晶體諧振器的主要標(biāo)準(zhǔn)是標(biāo)稱頻率,初始頻率精度和頻率穩(wěn)定性與溫度和老化的關(guān)系.在實(shí)踐中,設(shè)計(jì)人員應(yīng)注意晶體諧振器的中心頻率,Q值,運(yùn)動(dòng)電阻和負(fù)載電容.這些參數(shù)使設(shè)計(jì)人員能夠計(jì)算振蕩器電路外部電容的值.
在圖1b中晶體諧振器(X1)是Statek的表面貼裝基模器件.需要運(yùn)動(dòng)阻力值來計(jì)算圖1a中C3和C4的值,但最壞情況(高)值優(yōu)于典型值.在這種情況下,設(shè)備制造商規(guī)定最大運(yùn)動(dòng)電阻為150Ω.為了啟動(dòng)振蕩,該值應(yīng)小于有源器件的輸入負(fù)電阻(RIN=-gmXC3XC4)的幅度; 參見圖1a.
作為一種良好的做法,它應(yīng)該不到一半.因此,gmXC3XC4>2R1MAX
其中
gm是有源器件跨導(dǎo).在這種情況下,它等于18毫秒(18毫西門子).
XC3是電容器C3(1/2πfC3)的電抗.
XC4是電容器C4(1/2πfC4)的電抗.
R1MAX(150Ω)是晶體諧振器的最大動(dòng)態(tài)電阻.
重新排列并選擇XC3=XC4,
在10MHz,C3和C4的(假定相等)是值：
C3=C4=1/2πf X C4=123.3pF
選擇行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電容值為120pF,石英晶體諧振器兩端的負(fù)載電容為C3和C4的串聯(lián)：1/(1/C3+1/C4)=60pF.但是,為確保在所需頻率下振蕩,必須通過指定的負(fù)載電容(20pF)加載晶體諧振器.這可以通過將C3和C4的值各自降低到40pF來實(shí)現(xiàn),但結(jié)果是非常大的過量增益(RIN + R1MAX),這可能對(duì)振蕩器的噪聲性能有害.設(shè)置20pF凈負(fù)載電容的首選方法是引入一個(gè)30pF串聯(lián)電容(圖1b完成電路中的C5 ).
集電極開路引腳有效-低OUT和OUT(引腳5和8)提供差分輸出或兩個(gè)單端輸出.每個(gè)引腳可吸收大約2.5mA的靜態(tài)電流,每個(gè)引腳都需要上拉至VCC.RF扼流圈或電阻可用作上拉電阻,但對(duì)于差分輸出,請(qǐng)務(wù)必在每條線上使用相同的類型.請(qǐng)注意,大于100Ω的電阻上拉會(huì)導(dǎo)致電壓過低.對(duì)于50Ω負(fù)載,單端輸出電平約為-6dBm(320mVP-P),具有RF扼流圈上拉,約-13dBm(140mVP-P),具有50Ω電阻上拉.
對(duì)于諸如無線手機(jī)中的本地振蕩器(LO),鎖相LO中的頻率參考或微處理器或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的主時(shí)鐘源之類的應(yīng)用,通常需要高質(zhì)量頻率源(即振蕩器).
對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員來說,重要的信號(hào)源參數(shù)是頻率精度和頻率穩(wěn)定性.精度與頻率的初始值有關(guān),穩(wěn)定性與溫度和老化影響的頻率相位噪聲(短期)和漂移(長(zhǎng)期)有關(guān).對(duì)于晶體振蕩器設(shè)計(jì)人員來說,關(guān)鍵參數(shù)是諧振器本身的參數(shù)：諧振頻率,電抗和Q因子.除了相位噪聲之外,這些參數(shù)幾乎完全是晶體的函數(shù).
低相位噪聲取決于諧振器和有源元件.諧振器應(yīng)具有高Q值(大多數(shù)晶體在10,000至50,000范圍內(nèi)具有極高的Q值).有源晶振應(yīng)具有低閃爍噪聲和低噪聲系數(shù),并且其在諧振器上的負(fù)載應(yīng)該是最小的.這些屬性描述了MAX2620 IC中的有源器件：它具有高頻雙極性工藝固有的低閃爍噪聲,低噪聲系數(shù)和低寄生rb,其有源器件上的最小負(fù)載保持高負(fù)載Q值在振蕩器電路中需要.圖1顯示了一個(gè)簡(jiǎn)單的晶體振蕩器.
圖1.這個(gè)簡(jiǎn)單的晶體振蕩器基于單個(gè)振蕩器IC.晶體諧振器X1如(b)所示.
MAX2620的其他特性包括有源晶體振蕩器元件,包括緩沖放大器,可最大限度地降低振蕩器頻率的負(fù)載,在+2.7V至+5.25V范圍內(nèi)的電源電壓下工作,電源不敏感的內(nèi)部偏置,關(guān)斷能力以及兩個(gè)開路-收集器輸出,可配置為兩個(gè)單端輸出或單個(gè)差分輸出.選擇晶體諧振器的主要標(biāo)準(zhǔn)是標(biāo)稱頻率,初始頻率精度和頻率穩(wěn)定性與溫度和老化的關(guān)系.在實(shí)踐中,設(shè)計(jì)人員應(yīng)注意晶體諧振器的中心頻率,Q值,運(yùn)動(dòng)電阻和負(fù)載電容.這些參數(shù)使設(shè)計(jì)人員能夠計(jì)算振蕩器電路外部電容的值.
在圖1b中晶體諧振器(X1)是Statek的表面貼裝基模器件.需要運(yùn)動(dòng)阻力值來計(jì)算圖1a中C3和C4的值,但最壞情況(高)值優(yōu)于典型值.在這種情況下,設(shè)備制造商規(guī)定最大運(yùn)動(dòng)電阻為150Ω.為了啟動(dòng)振蕩,該值應(yīng)小于有源器件的輸入負(fù)電阻(RIN=-gmXC3XC4)的幅度; 參見圖1a.
作為一種良好的做法,它應(yīng)該不到一半.因此,gmXC3XC4>2R1MAX
其中
gm是有源器件跨導(dǎo).在這種情況下,它等于18毫秒(18毫西門子).
XC3是電容器C3(1/2πfC3)的電抗.
XC4是電容器C4(1/2πfC4)的電抗.
R1MAX(150Ω)是晶體諧振器的最大動(dòng)態(tài)電阻.
重新排列并選擇XC3=XC4,
在10MHz,C3和C4的(假定相等)是值：
C3=C4=1/2πf X C4=123.3pF
選擇行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電容值為120pF,石英晶體諧振器兩端的負(fù)載電容為C3和C4的串聯(lián)：1/(1/C3+1/C4)=60pF.但是,為確保在所需頻率下振蕩,必須通過指定的負(fù)載電容(20pF)加載晶體諧振器.這可以通過將C3和C4的值各自降低到40pF來實(shí)現(xiàn),但結(jié)果是非常大的過量增益(RIN + R1MAX),這可能對(duì)振蕩器的噪聲性能有害.設(shè)置20pF凈負(fù)載電容的首選方法是引入一個(gè)30pF串聯(lián)電容(圖1b完成電路中的C5 ).
集電極開路引腳有效-低OUT和OUT(引腳5和8)提供差分輸出或兩個(gè)單端輸出.每個(gè)引腳可吸收大約2.5mA的靜態(tài)電流,每個(gè)引腳都需要上拉至VCC.RF扼流圈或電阻可用作上拉電阻,但對(duì)于差分輸出,請(qǐng)務(wù)必在每條線上使用相同的類型.請(qǐng)注意,大于100Ω的電阻上拉會(huì)導(dǎo)致電壓過低.對(duì)于50Ω負(fù)載,單端輸出電平約為-6dBm(320mVP-P),具有RF扼流圈上拉,約-13dBm(140mVP-P),具有50Ω電阻上拉.
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