晶振详解之测试

示波器测试晶振注意事项

晶体一般输出正弦波,有源晶振输出正弦波或方波。如果有源晶振把整形电路(施密特整形)做在有源晶振里面了的话,输出就是方波。使用示波器测量晶振时需要注意:

  1. 将晶振一端连接到示波器表笔探头,鳄鱼夹就近接地进行测量。为了更好的信号保证度,可以使用接地弹簧。

在这里插入图片描述

  1. 探头的影响。探头的输入电容比晶振的负载电容要大,当使用不恰当的探头进行测量时可能会引起晶振停振。测量晶振时需要将探头挡位调为x10档,减少探头输入电容。 下图是是德科技一些无源探头的规格参数。如果有条件可以使用有源探头,有源探头通常输入电容能达到2pF以下。

在这里插入图片描述

  1. 示波器带宽。要显示完美的方波,至少需要5倍的带宽。比如需要测试60MHz频率的方波晶振,需要使用300MHz带宽的示波器。同时示波器探头也要满足带宽要求。

  2. 一般示波器是基于周期测量结果反算频率,测量误差较大。最好选用内置频率计功能的示波器。


频谱仪测试晶振

频谱仪可以测量晶振的频偏,连接好仪器后可以查看中心频率点即晶振的频率,如下图所示:

在这里插入图片描述


以上两种方法是最基本的测量晶振起振以及晶振频率频偏的方法,当然要想测试晶振的老化率、稳定度、相位噪声就需要专用的晶振测试仪器。

<think>好的,用户之前问过车规级和非车规级晶振的区别,现在又进一步想了解晶振的规格详细信息,特别是技术参数和选型指南。我需要结合之前的回答和提供的引用内容来组织信息。首先,用户提供的引用[1]详细讨论了有源和无源晶振的选型,包括负载电容、ESR、封装等参数,这应该是重点。引用[2]提到选型时要考虑全生命周期成本,引用[3]涉及MCU选型中晶振的应用,引用[4]则关于高精度授时设备中的晶振使用。用户现在需要技术参数详解和选型指南,我需要分门别类地整理这些参数,比如频率、负载电容、稳定性、封装等。同时,要注意引用对应的内容,比如在讲负载电容时引用[1]中的例子。此外,用户可能关心不同应用场景下的选型差异,比如车规级和工业级的不同要求,这需要结合之前的回答中的车规级标准。还要注意数学表达式的格式,比如温度范围用$-40^\circ C$到$125^\circC$,使用LaTeX的正确格式。另外,生成的相关问题需要与晶振选型和技术参数相关,比如相位噪声的影响、不同温度补偿技术的比较等。最后,确保结构清晰,分核心参数和选型指南两部分,每部分再细分小点,并自然添加引用标记。</think>### 晶振规格详解与技术参数选型指南 --- #### 一、核心技术参数详解 1. **频率特性** - **标称频率**:晶振的核心参数,需与芯片需求匹配(如STM32F4常用$8\text{MHz}$或$25\text{MHz}$[^1])。 - **频率稳定性**:衡量频率偏移的指标,如工业级为$\pm10\text{ppm}$,车规级要求$\pm50\text{ppm}$以下[^1]。 - **相位噪声**:高频场景(如$25\text{Gbps}$以太网)需低相位噪声(如$<-150\text{dBc/Hz}@1\text{MHz}$)[^1]。 2. **电气参数** - **负载电容($C_L$)**:无源晶振需匹配外部电容,计算公式: $$C_1 = C_2 = 2 \times (C_L - C_{\text{stray}})$$ 例如$C_L=20\text{pF}$时,若杂散电容$C_{\text{stray}}=5\text{pF}$,则$C_1=C_2=30\text{pF}$[^1]。 - **等效电阻(ESR)**:影响起振时间,工业级通常要求$\leq80\Omega$,低ESR型号(如$30\Omega$)可缩短启动时间[^1]。 - **驱动电平**:无源晶振的功率承受能力,需避免过驱动导致老化。 3. **环境适应性** - **温度范围**: - 消费级:$0^\circ C$至$+70^\circ C$ - 工业级:$-40^\circ C$至$+85^\circ C$ - 车规级:$-40^\circ C$至$+125^\circ C$[^1][^3] - **抗振性能**:车规级需通过$5g$机械振动测试,工业级通常为$2g$[^1]。 4. **封装与功耗** - **封装尺寸**: | 应用场景 | 典型封装尺寸 | |----------------|--------------------| | 消费电子 | $2.0\text{mm} \times 1.6\text{mm}$ | | 工业设备 | $7.0\text{mm} \times 5.0\text{mm}$ | | 高精度授时系统 | 带恒温槽的OCXO封装[^4] | - **功耗**:有源晶振需匹配系统电压($1.8\text{V}/3.3\text{V}/5\text{V}$),低功耗设计可延长电池寿命[^3]。 --- #### 二、选型指南与设计要点 1. **选型流程** ```mermaid graph TD A[明确需求] --> B{有源/无源?} B -->|高频/复杂电路| C[选有源晶振] B -->|低成本/简单MCU| D[选无源晶振] C --> E[检查输出类型: CMOS/LVDS] D --> F[计算负载电容] E/F --> G[验证温度范围] G --> H[封装兼容性测试] ``` 2. **关键选型原则** - **频率匹配**:严格遵循芯片手册要求(如FPGA全局时钟需$25\text{MHz}$ LVDS输出[^1])。 - **可靠性优先**:车规级需通过AEC-Q100认证,授时系统需驯服晶振守时精度$\leq72\text{ns/h}$[^4]。 - **全生命周期成本**:高故障率型号可能导致返修成本超过采购价差[^2]。 3. **设计注意事项** - **无源晶振布局**: - 走线长度$\leq10\text{mm}$,对称布局减少寄生电容 - 远离发热源(如电源模块) - **有源晶振供电**: - 添加$0.1\mu\text{F}$去耦电容 - 差分输出(LVDS)需阻抗匹配(如$100\Omega$端接电阻) --- #### 三、典型应用场景对比 | 场景 | 晶振类型 | 关键参数要求 | |---------------------|----------------|-------------------------------| | 车载ECU | 车规有源晶振 | $-40^\circ C$至$125^\circ C$, AEC-Q100认证[^3] | | 5G基站 | OCXO恒温晶振 | 相位噪声$<-150\text{dBc/Hz}$, 稳定性$\pm0.1\text{ppm}$[^1] | | 智能电表 | 无源晶振 | 负载电容$12\text{pF}$, 工业级温度范围[^2] | | 卫星授时系统 | 驯服晶振 | 守时精度$\leq1\mu\text{s}/24\text{h}$, 多源时间判决[^4] | ---
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值