石英晶體諧振器和石英晶體振蕩器統稱為晶振,屬于頻率控制元器件,是電子零件市場上最重要的一種,二者之間只相關兩個字,但使用方向,參數規格,作用性能,電氣特性,價格,技術等多方面均不一樣。前者只是普通的晶振,而后者則是高端的晶體元器件,它們的不同之處遠不止這些。
有源晶振的頻率輸出必定要有某個波形作為輸出載體,波形的輸出也必定會伴隨著某個負載值。在實際使用中,波形負載也是晶振的非常重要參數指標。選擇不當的話,輕則導致石英晶振或其他模塊工作不正常,功能無法實現,重則損壞模塊甚至整機。
晶振的輸出波形主要有三大類:正弦波、方波和準正弦波。
晶振負載主要有以下幾種:
1、正弦波:負載50歐姆或1k歐姆;
2、方波:N個TTL負載或N個PF電容;
3、準正弦波:10K歐姆并聯10PF電容;此外還有差分輸出PECL、LVDS等高頻(100MHz以上)常用的。
無源SMD晶振輸出波形為正弦波,有源晶振輸出波形為正弦波或方波。有源晶振本身輸出是正弦波,在其內部加了整形電路,所以輸出是方波,正弦波一般用的很少,普遍用的都是方波輸出(很多時候在示波器上看到的還是波形不太好的正弦波,這是由于示波器的帶寬不夠。例如:有源晶振20MHz,如果用40MHz或60MHz的示波器測量,顯示的是正弦波,這是由于方波的傅里葉分解為基頻和奇次諧波的疊加,帶寬不夠的話,就只剩下基頻20MHz和60MHz的諧波,所以顯示正弦波。完美的再現方波需要至少10倍的帶寬,5倍的帶寬只能算是勉強,所以需要至少100M的示波器)。
方波主要用于數字通信系統時鐘上,用來驅動時純計數電路或門電路,對方波主要有輸出電平、占空比、上升/下降時間、驅動能力等幾個指標要求。正弦波主要用于對EMI、頻率干擾有特殊要求的電路,這種電路要求輸出的高次諧波成分很小;后面有模擬電路選用正弦波也是比較好的選擇。通常需要提供例如諧波、噪聲和輸出功率等指標。方波輸出功率大,驅動能力強,但諧波分量豐富;正弦波輸出功率不如方波,但其諧波分量小很多。
有源貼片晶振輸出波形有:正弦波、LVDS、PECL、CMOS、TTL LVDS即低電壓差分信號。(P)ECL是高速領域內一種十分重要的邏輯電路,它的優良特性使它廣泛應用于高速計算機、高速計數器、數字通信系統、雷達、測量儀器和頻率合成器等方面。TTL和CMOS是通用的邏輯電平。至于后面的15PF、50PF是這些輸出波形的匹配負載。
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