當(dāng)前位置：首頁 » 技術(shù)支持 » 石英晶體振蕩器是任何數(shù)字系統(tǒng)重要的組件之一

石英晶體振蕩器是任何數(shù)字系統(tǒng)重要的組件之一

來源：*** 查看手機(jī)網(wǎng)址

掃一掃!

掃一掃!

瀏覽：- 發(fā)布日期：2019-06-24 09:11:23【大中小】

分享到：

許多數(shù)字應(yīng)用依賴?yán)鋮s系統(tǒng)來將工作溫度保持在設(shè)計(jì)限值內(nèi),工業(yè)石英晶體振蕩器應(yīng)用的工作溫度通常為-40℃至+85℃.但是冷卻系統(tǒng)可能會(huì)出現(xiàn)故障,例如,如果風(fēng)扇出現(xiàn)故障,這可能會(huì)導(dǎo)致環(huán)境溫度升高到系統(tǒng)設(shè)計(jì)限值以上,在某些情況下達(dá)到或超過+125℃.理想情況下,系統(tǒng)應(yīng)在這些故障條件下保持正常運(yùn)行.對(duì)于許多系統(tǒng)來說,持續(xù)的連續(xù)操作是至關(guān)重要的,例如,蜂窩基站應(yīng)該維持支持緊急呼叫的基本服務(wù).因此,系統(tǒng)設(shè)計(jì)者應(yīng)該選擇組件來實(shí)現(xiàn)最大的可靠性.

任何數(shù)字系統(tǒng)最重要的組件之一就是石英晶體振蕩器.它為整個(gè)系統(tǒng)提供同步信號(hào),因此有時(shí)被稱為"系統(tǒng)的心跳"就像人體內(nèi)的心臟一樣,振蕩器的故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)失靈.

汽車級(jí)晶體振蕩器(XO)的工作溫度最高可達(dá)+125℃,可滿足許多應(yīng)用的要求.但是像溫度控制晶體振蕩器和烤箱控制晶體振蕩器這樣工作在+85℃以上的精密振蕩器很少見,也很難找到.對(duì)于某些應(yīng)用,如同步以太網(wǎng)(SyncE),IEEE1588和向蜂窩基站提供回程服務(wù)的電信邊界/從時(shí)鐘,了解這些設(shè)備在其額定溫度范圍之外的行為非常重要,以便確定系統(tǒng)在故障條件下可以在多大程度上維持服務(wù).

2,石英基陶瓷和陶瓷的穩(wěn)定性退化

基于硅微機(jī)電系統(tǒng)的TCXO和OCXO器件以及基于石英的TCXO晶振和OCXO器件在溫度上限之外進(jìn)行了測(cè)試,以研究它們的行為.額定溫度為+85℃的TCXO器件測(cè)試溫度為+125℃;額定溫度為+70℃的器件測(cè)試溫度為+105℃.額定溫度為+85℃的OCXO器件測(cè)試溫度為+105℃

圖1顯示了TCXO器件的穩(wěn)定性結(jié)果.石英晶振基器件的穩(wěn)定性在額定溫度極限之外迅速下降.頻率變化率從+85℃到+95℃之間的10ppb/C增加到+125℃時(shí)的幾乎3000ppb/C.相比之下,基于微機(jī)電系統(tǒng)的SiTiMEElitePlatformSuperTCXO器件(SiT5356)以高于2ppb/C至+105°C的頻率與溫度斜率(δF/δT)優(yōu)雅地改變頻率,在+125°C時(shí)僅增加至8ppb/C.從+85°C至125°C的總頻率變化僅為50ppb.

SiTime晶振時(shí)序解決方案是容錯(cuò)和擴(kuò)展溫度系統(tǒng)的最佳選擇.如果溫度超出其額定范圍,石英基溶液會(huì)迅速失去穩(wěn)定性.在同步應(yīng)用程序中,這種穩(wěn)定性下降可能有幾個(gè)影響,具體取決于下降的嚴(yán)重程度.對(duì)于本地振蕩器的大幅度降級(jí),鎖相環(huán)可能會(huì)解鎖,導(dǎo)致完全同步丟失和系統(tǒng)故障,包括掉線和數(shù)據(jù)丟失.頻率穩(wěn)定性下降也意味著類似的頻率斜率增加.本地振蕩器每1攝氏度的溫度變化頻率變化更快.這意味著在低帶寬鎖相環(huán)(如同步鎖相環(huán))跟蹤之前,會(huì)積累更多的誤差.這導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸中出現(xiàn)偏離規(guī)范和多次滑動(dòng).

對(duì)于IEEE1558應(yīng)用,這種頻率斜率下降表現(xiàn)為動(dòng)態(tài)時(shí)間誤差下降.時(shí)間誤差的累積速度快于低帶寬IEEE1588環(huán)路所能趕上的速度,并且超過了規(guī)格.對(duì)于基站,這導(dǎo)致掉話或呼叫惡化

質(zhì)量.

一般來說,由于冷卻系統(tǒng)故障導(dǎo)致的溫度快速升高會(huì)將高頻與溫度的斜率轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l與時(shí)間的斜率,這將導(dǎo)致許多系統(tǒng)出現(xiàn)故障.同步應(yīng)用,如同步和IEEE1588,對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘石英晶體振蕩器頻率變化有高通頻率響應(yīng),系統(tǒng)時(shí)鐘頻率的快速變化不會(huì)被跟蹤并將對(duì)同步鎖相環(huán)的輸出頻率和整體系統(tǒng)性能產(chǎn)生直接的有害影響.

與石英貼片晶振器件相比,SiTime基于微機(jī)電系統(tǒng)的精英平臺(tái)超TCXOs和祖母綠平臺(tái)地層3EOCXOs具有優(yōu)美的低δF/δT變化.即使溫度發(fā)生變化,也可以避免大頻率瞬變.即使在額定溫度范圍之外運(yùn)行,低穩(wěn)定性降級(jí)也可以防止系統(tǒng)解鎖,并在時(shí)間誤差規(guī)格內(nèi)保持性能.

這種對(duì)高溫和快速熱變化的免疫力,加上SiTime微機(jī)電系統(tǒng)振蕩器對(duì)沖擊和振動(dòng)的固有彈性,使這些時(shí)序解決方案能夠保持額定穩(wěn)定性,并提供連續(xù)的系統(tǒng)運(yùn)行.

下一篇：如何提高32.768K提供的精度上一篇：汽車級(jí)石英晶體振蕩器減少不必要的噪聲