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干貨不要錯(cuò)過:深入探討晶體抖動(dòng)性和相噪的發(fā)生機(jī)理
干貨不要錯(cuò)過:深入探討晶體抖動(dòng)性和相噪的發(fā)生機(jī)理.
晶體抖動(dòng)性和相噪這兩個(gè)性能是有源晶振所特有的功能特性,同時(shí)它們的大小也影響著振蕩器的輸出頻率,一般情況下抖動(dòng)性能越好(即抖動(dòng)系數(shù)越小)那么輸出頻率就穩(wěn)定,同理,對(duì)于相噪來說,相位噪聲越小的情況下產(chǎn)品的輸出頻率信號(hào)就越穩(wěn)定;是以許多廠家都尋覓優(yōu)化它們的方法,并且低抖動(dòng),低相噪是未來產(chǎn)品的發(fā)展方向和目標(biāo)之一.
抖動(dòng)表示由時(shí)鐘信號(hào)波形在時(shí)間軸方向上的波動(dòng)引起的時(shí)鐘沿與理想位置的偏差.如圖所示,與應(yīng)該到達(dá)的位置相比,晶體振蕩器的輸出電壓波形在離觸發(fā)點(diǎn)一個(gè)周期的邊緣部分具有一定的波動(dòng)范圍.這種變化稱為周期抖動(dòng),因?yàn)樗鼘?duì)應(yīng)于一個(gè)時(shí)鐘周期的時(shí)間變化.
RJ是由半導(dǎo)體器件的熱噪聲和散粒噪聲自然引起的抖動(dòng).它的分布形狀可以近似于正態(tài)分布,因?yàn)樗怯稍S多小的噪聲生成過程的累積引起的.
另一方面,DJ由各種規(guī)則因素(電路設(shè)計(jì),電磁感應(yīng)和外部環(huán)境感應(yīng))生成,并根據(jù)原因分為周期性抖動(dòng)(PJ)和數(shù)據(jù)相關(guān)抖動(dòng)(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(jī)原因,并且邊緣未對(duì)準(zhǔn)是確定性(可預(yù)測)抖動(dòng)分量,而不是隨機(jī)變化.RJ和DJ的組合稱為總抖動(dòng)(TJ).
相位噪聲是指相位波動(dòng)的功率譜密度,是信號(hào)純度的度量.它由與中心頻率相距某個(gè)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(hào)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(chǎn)生原因是因?yàn)轭l偏以及溫度過熱的原因,當(dāng)振蕩電路產(chǎn)生頻率信號(hào)的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)頻偏;所以說相位噪聲也是晶振頻率信號(hào)穩(wěn)定性衡量標(biāo)準(zhǔn)之一.
晶振的輸出信號(hào)通常且唯一的用途是為電子設(shè)備提供時(shí)鐘源,所以時(shí)鐘抖動(dòng)和相位噪聲是一項(xiàng)重要的指標(biāo),對(duì)其性能影響很大;現(xiàn)在很多石英晶振廠家都在不斷優(yōu)化晶振產(chǎn)品相位噪聲性能,因?yàn)榈拖辔辉肼?/span>,在物理、天文、無線電通信、雷達(dá)、航空、航天以及精密計(jì)量、儀器、儀表等各種領(lǐng)域里都受到重視.
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