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差分晶振的輸出波形解析:三種類型要知道

時間:2023-11-09 16:07:31來源:揚興科技 作者:揚興科技 點擊:
對于晶振輸出波形,相信有人可能會認為只有兩種波形,即無源晶振輸出波形是正弦波,有源晶振輸出波形是方波,一小部分是正弦波。由于有源晶振中增加了整形電路,輸出為方波,很少使用正弦波。一般采用方波輸出(大部分時候在示波器上看到的是波形很差的正弦波,這是由于示波器的帶寬不夠。

目前差分晶振輸出波形主要分為正弦波、方波、準正弦波三類。常用的差分晶振輸出都是方波,輸出功率高,驅動能力強,但諧波成分多。

 

兩種輸出模式是差分晶振的輸出邏輯,相位正好相反,可以組成更高性能的系統,同時消除共模噪聲。輸出如PECL、LVDS、HCSL能滿足高速數據傳輸的要求,應用于高速計算機、數字通信系統、雷達、測量儀器、頻率合成器等。

 

第一類:正弦波

對于晶振輸出波形,相信有人可能會認為只有兩種波形,即無源晶振輸出波形是正弦波,有源晶振輸出波形是方波,一小部分是正弦波。由于有源晶振中增加了整形電路,輸出為方波,很少使用正弦波。一般采用方波輸出(大部分時候在示波器上看到的是波形很差的正弦波,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。這是因為方波的傅里葉分解是基頻和奇次諧波的疊加。如果帶寬不夠,就只剩下基頻20MHz和60MHz的諧波,所以顯示正弦波。方波的完美再現至少需要10倍的帶寬,5倍的帶寬只能算勉強,所以需要至少100M的示波器。

 

第二類:方波

方波主要用于數字通信系統的時鐘,用來驅動純計數電路或門電路。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和頻率干擾有特殊要求的電路,這類電路要求輸出的高次諧波分量很;后面模擬電路選擇正弦波也是不錯的選擇。通常需要提供諧波、噪聲、輸出功率等指標。方波輸出功率大,驅動能力強,但諧波成分豐富;正弦波的輸出功率不如方波,但其諧波分量要小得多。有源晶振的頻率輸出必須有一定的波形作為輸出載波,波形的輸出必須伴隨一定的負載值。在實際使用中,波形負載也是晶振的一個非常重要的參數指標。選擇不當可能導致晶振或其他模塊運行異常,功能失效,損壞模塊甚至整機。

 

第三類:準正弦波

準正弦波也分幾種,從幾乎和方波一樣的方波到更接近正弦波的圓角梯形波。PECL是高速領域中非常重要的邏輯電路。具有電路速度快、驅動能力低、噪聲低、頻率高的優點。但是功耗高,不同級別驅動不了。如果使用低壓3.3V/2.5V電源,則稱為LVPECL,即低壓PECL。LVDS可以用高速、低噪音、長距離、準確傳輸來解決這些問題。LVDS的最高輸出頻率為2.1GHz,電壓為1.83.3VHCSL具有最小的輸出抖動和較高的功耗。

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