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                相位噪聲和抖動的定義 高速系統對晶振相位噪聲的要求

                來源:芯情觀察猿 ? 作者:芯情觀察猿 ? 2022-06-21 08:48 ? 次閱讀

                晶振是個大家族,除了簡單封裝時鐘振蕩器(SPXO) 外,更有壓控晶體振蕩器(VCXO)、溫補晶體振蕩器(TCXO)、恒溫晶體振蕩器(OCXO),以及數字補償晶體振蕩器(MCXO或DTCXO),每種類型都有獨特的性能,例如相位噪聲和抖動(jitter)這兩個指標。

                什么是相位噪聲和抖動?

                簡單講,抖動(jitter)是某一事件的時程與理想時程的時間偏差,單位以fs(微微秒、飛秒,即10-15秒),或者ps(皮秒,1ps = 1000fs = 10-12秒)表示。

                如果用儀器測量,呈現出的是信號的頻域特性,稱作“相位噪聲(Phase Noise)”。本質上,這兩者是一樣的,只是表述方式不同而已。

                (1)抖動

                抖動分確定性抖動(Deterministic jitter,DJ)和隨機性抖動(Random jitter,RJ)兩種。DJ通常幅度有限,以單位時間表示;RJ為高斯分布,以RMS均方根值表示,RMS Jitter值大小與振蕩輸出頻率成反比。

                pYYBAGKxFMeANcspAACGLvch7qY113.png晶體振蕩器的RMS Jitter值與輸出頻率成反比


                晶振的抖動通常由噪聲引起,并導致頻率不穩定。對于精密電子儀器、無線電定位、高速目標跟蹤和宇航通信等應用領域,選擇低噪聲晶振十分重要。

                (2)相位噪聲

                相位噪聲(Phase Noise)是抖動在測量儀器上的表現,通常定義為一個振蕩器在某一偏移頻率fm處1Hz寬帶內的單邊信號功率和信號總功率比值,單位是dBc/Hz,通常表示為dBc/Hz@fm。

                若沒有相位噪聲,振蕩器的整個功率都集中在f0(10MHz為例),功率頻譜就是一條以f0為中心的直線,且信號為純正的正弦波。但是任何信號都有不穩定性,從而產生了邊帶sideband。

                相位噪聲的來源主要有三方面:
                (1)晶體品質Q值。高頻晶體有很高的近載波相位噪聲(Close-in Phase Noise), 因為他們有低的Q值和更寬的邊帶。
                (2)晶體外圍電路:包括包括IC、RC元件、引腳等。
                (3)信號輸出(白噪聲)。

                高速系統對晶振相位噪聲的要求

                如果需要設備即開即用,就必須選用VCXO或溫補晶振;如果要求穩定度在0.5ppm以上,則需選擇數字溫補晶振(MCXO)。模擬溫補晶振適用于穩定度要求在5ppm~0.5ppm之間的需求。VCXO只適合于穩定度要求在5ppm以下的產品。在不需要即開即用的環境下,如果需要信號穩定度超過0.1ppm的,可選用OCXO。

                poYBAGKxFNyAWukSAADIwByzrE4037.png面向高速通訊應用的高頻低噪聲晶體振蕩器

                一般來說,晶體振蕩器的相位噪聲在遠離中心頻率的頻率下有所改善。TCXO和OCXO振蕩器以及其它利用基波或諧波方式的晶體振蕩器具有最好的相位噪聲性能。采用鎖相環合成器產生輸出頻率的振蕩器比采用非鎖相環技術的振蕩器一般呈現較差的相位噪聲性能。例如,對于需要低噪聲、穩定和精確時鐘源的工業級設備(比如收發器模塊或數據中心),可選擇150fs小型塑封石英PLL振蕩器;而通訊、導航、雷達應用領域的要求會有更高如50fs,這需要將100MHz以上基波起振的高頻石英晶體單元與噪音特性優越的振蕩IC相組合。


                審核編輯:湯梓紅

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                  的頭像 華秋商城 發表于 05-10 09:34 ? 379次 閱讀

                  晶體振蕩器的應用范圍及特性

                  晶體振蕩器被廣泛應用到軍、民用通信電臺,微波通信設備,程控電話交換機,無線電綜合測試儀,BP機、移動....
                  發表于 05-06 10:53 ? 406次 閱讀

                  溫補晶振TCXO8MHZ規格書

                  音響HIFI DIY 視頻 儀器頻標,時間標準,頻率校準常用頻率元器件技術資料規格書
                  發表于 05-05 17:14 ? 35次 閱讀

                  溫補晶振TCXO9.216MHZ規格書

                  通訊,網絡,單片機 等常用頻率元器件常用技術參數規格書
                  發表于 05-05 17:13 ? 60次 閱讀

                  溫補晶振TCXO10.24MHZ規格書

                  通訊,網絡,單片機,等常用頻率元器件技術參數規格書
                  發表于 05-05 17:04 ? 43次 閱讀

                  溫補晶振TCXO10.28MHZ規格書

                  通訊,網絡,單片機,其他常用頻率元器件技術參數規格書
                  發表于 05-05 17:01 ? 39次 閱讀

                  溫補晶振TCXO10MHZ規格書

                  儀器頻標,時間標準,頻率校準 計時器 等常用頻率元器件技術資料規格書
                  發表于 05-05 16:15 ? 65次 閱讀

                  元器件應用寶典-晶振與濾波器應用電路

                  《電子工程師必備:元器件應用寶典》是一本元器件應用技術手冊。全書介紹了各種常用元器件的基礎知識和典型....
                  發表于 05-05 11:27 ? 93次 閱讀

                  如何獲得高QXTAL振蕩器的收斂性

                  在本文中,我們將討論一種大大增加收斂概率的方法,并在縮短模擬時間的同時實現這一目標。在振蕩器嵌入數百....
                  的頭像 科技觀察員 發表于 04-26 16:09 ? 428次 閱讀
                  如何獲得高QXTAL振蕩器的收斂性

                  溫補晶體振蕩器TCXO4.5MHZ規格書

                  頻率元器件技術資料高精度溫補晶體振蕩器TCXO4.5MHZ規格書免費下載。
                  發表于 04-25 17:25 ? 91次 閱讀

                  溫補晶體振蕩器TCXO3MHZ規格書

                  儀器頻標,時間標準,頻率校準等常用高精度頻率元器件技術資料,溫補晶體振蕩器TCXO3MHZ規格書免費....
                  發表于 04-25 17:24 ? 62次 閱讀

                  溫補晶體振蕩器TCXO3.579545MHZ規格書

                  通訊,網絡,單片機等常用高精度頻率元器件技術參數高精度溫補晶振TCXO3.579545MHZ規格書免....
                  發表于 04-25 17:23 ? 79次 閱讀

                  溫補晶體振蕩器TCXO2MHZ規格書

                  儀器頻標,時間標準,頻率校準常用高精度頻率元器件溫補晶振TCXO2MHZ規格書免費下載。
                  發表于 04-25 17:16 ? 55次 閱讀

                  SiTime低功耗32.768KHz有源晶振SiT1533數據手冊

                  SiT1533是業界領先的超小型、超低功率32.768 kHz有源晶振,引腳和封裝兼容現有的2012....
                  發表于 04-25 16:17 ? 110次 閱讀

                  三腳晶振與兩腳晶振的區別在哪?

                  前言晶振是一種頻率元器件,廣泛使用在我們身邊的電子產品中,我們常見到的晶振有插件晶振和貼片晶振。石英....
                  的頭像 SJK16688 發表于 04-24 10:26 ? 34次 閱讀
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                  微控制器電路中的晶振電路

                  微控制器中有大量由晶振構成的振蕩器,這里講解各類具體電路。1.電路一下圖所示是電路一。這是具有兩根振....
                  的頭像 SJK16688 發表于 04-24 09:18 ? 9次 閱讀
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                  一文明白晶振工作方式!做個大明白

                  晶振在電路板中隨處可見,只要用到處理器的地方就必定有晶振的存在,即使沒有外部晶振,芯片內部也有晶振。....
                  的頭像 SJK16688 發表于 04-22 18:07 ? 13次 閱讀
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