有源晶振的主要参数

KOAN晶振 2022-03-08 15:44

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有源晶振Clock Oscillator比无源晶振输出信号质量好，稳定度高，不受外部电路影响，内部有独立的起振芯片。

KOAN时钟晶振分为四个大类：

KS系列：普通时钟晶振，方波输出；
KD系列：差分晶振，LVDS, HCSL等输出；
KJ系列：低抖动晶振
KM系列：扩频晶振

封装尺寸

时钟振荡器有贴片SMD和直插DIP两种封装。尺寸有多种选择：

引脚有4/6/8个。通常CMOS输出晶振有4/6个引脚。差分输出晶振有6/8个引脚。具体详见《有源晶振引脚定义和接法》。

频率范围

晶振最基本的参数就是频率，输出信号的周期，频率经常以Hz为单位，每秒包含的周期数。CMOS输出频率最高可达到245MHz；LVDS输出频率最高达到2.1GHz；HCSL频率最高可达到700MHz。

*KOAN型号命名小技巧：KS系列中如果后面加两位数字，例如KS50，则表示为MHz/GHz频率晶振；如果加四位数字，例如KS5032，则表示为KHz频率晶振。如下图：

供给电圧

电压以伏特为单位，是振荡器所需要的输入电源。电源电压通过VDD/Supply Voltage引脚供电。一般电压有1.8V/2.5V/3.3V. 差分晶振的电压一般为2.5V/3.3V. 管脚图如下，四脚为电压端。

输出波形

时钟晶振的常见输出波形有分为单端和差分。单端有CMOS/TTL输出，输出功率大，驱动能力强，主要应用在数字通信系统时钟上，用来驱动计数电路。另外差分输出有LVDS HCSL等，其特点为电路速度快，驱动能力小，噪声小，高频，但是功耗大。根据应用领域和需求选择输出波形，详见《晶振输出波形的的选择》。下图是方波晶振的测试数据截图:

调整频差

频率稳定性是晶振的基本性能参数，单位为ppm，含义是百万分率Part per millon。调整频差指的是在常温25℃下频率稳定性，一般为±5ppm~±30ppm。ppm值越低，说明稳定度高。

温度频差vs温度范围

温度范围是元器件可以工作的环境温度，例如KS50分为5个温度范围。-20~70℃属于普通级；-40~85℃属于工业级；-55~125℃属于宽温产品，军工级别。

在不同的温度范围内，频率变化量用ppm/ppb表示。ppm含义为parts per million；ppb含义为parts per billion。温度频差表示外部条件导致输出频率和理想频率的偏差。

工作电流

振荡器的最大工作电流，一般为μA或者mA为单位。

抖动和相位噪声

晶振的短期频率稳定度由噪声引起导致的频率不稳定。其中，电噪声是根本原因。电噪声包括热噪声，散弹噪声，以及闪变噪声。导体的无规律热运动带来热噪声。从频域来看，对应的参数是相位噪声（Phase Noise）；从时域来看，对应的参数是抖动（Jitter）。时间和频域之间的关系互为倒数Time=1/Frequency。