干貨不要錯過:深入探討晶體抖動性和相噪的發生機理.

晶體抖動性和相噪這兩個性能是有源晶振所特有的功能特性,同時它們的大小也影響著振蕩器的輸出頻率,一般情況下抖動性能越好(即抖動系數越小)那么輸出頻率就穩定,同理,對于相噪來說,相位噪聲越小的情況下產品的輸出頻率信號就越穩定;是以許多廠家都尋覓優化它們的方法,并且低抖動,低相噪是未來產品的發展方向和目標之一.

抖動表示由時鐘信號波形在時間軸方向上的波動引起的時鐘沿與理想位置的偏差.如圖所示,與應該到達的位置相比,晶體振蕩器的輸出電壓波形在離觸發點一個周期的邊緣部分具有一定的波動范圍.這種變化稱為周期抖動,因為它對應于一個時鐘周期的時間變化.

RJ是由半導體器件的熱噪聲和散粒噪聲自然引起的抖動.它的分布形狀可以近似于正態分布,因為它是由許多小的噪聲生成過程的累積引起的.

另一方面,DJ由各種規則因素(電路設計,電磁感應和外部環境感應)生成,并根據原因分為周期性抖動(PJ)和數據相關抖動(DDJ)...分布的變化范圍具有邊界特征,可以用左右RJ之間的部分表示.存在特定的非隨機原因,并且邊緣未對準是確定性(可預測)抖動分量,而不是隨機變化.RJ和DJ的組合稱為總抖動(TJ).

相位噪聲是指相位波動的功率譜密度,是信號純度的度量.它由與中心頻率相距某個值的位置(偏移頻率)處的頻率分量表示,該值越小,噪聲分量越少的信號越好.通常,單邊帶附近的噪聲通過載波功率歸一化并表示.

而相位噪聲最主要的產生原因是因為頻偏以及溫度過熱的原因,當振蕩電路產生頻率信號的時候就會出現頻偏;所以說相位噪聲也是晶振頻率信號穩定性衡量標準之一.

晶振的輸出信號通常且唯一的用途是為電子設備提供時鐘源,所以時鐘抖動和相位噪聲是一項重要的指標,對其性能影響很大;現在很多石英晶振廠家都在不斷優化晶振產品相位噪聲性能,因為低相位噪聲,在物理、天文、無線電通信、雷達、航空、航天以及精密計量、儀器、儀表等各種領域里都受到重視.

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