干货不要错过:深入探讨晶体抖动性和相噪的发生机理

干货不要错过:深入探讨晶体抖动性和相噪的发生机理.

晶体抖动性和相噪这两个性能是有源晶振所特有的功能特性,同时它们的大小也影响着振荡器的输出频率,一般情况下抖动性能越好(即抖动系数越小)那么输出频率就稳定,同理,对于相噪来说,相位噪声越小的情况下产品的输出频率信号就越稳定;是以许多厂家都寻觅优化它们的方法,并且低抖动,低相噪是未来产品的发展方向和目标之一.

抖动表示由时钟信号波形在时间轴方向上的波动引起的时钟沿与理想位置的偏差.如图所示,与应该到达的位置相比,晶体振荡器的输出电压波形在离触发点一个周期的边缘部分具有一定的波动范围.这种变化称为周期抖动,因为它对应于一个时钟周期的时间变化.

RJ是由半导体器件的热噪声和散粒噪声自然引起的抖动.它的分布形状可以近似于正态分布,因为它是由许多小的噪声生成过程的累积引起的.

另一方面,DJ由各种规则因素(电路设计,电磁感应和外部环境感应)生成,并根据原因分为周期性抖动(PJ)和数据相关抖动(DDJ)...分布的变化范围具有边界特征,可以用左右RJ之间的部分表示.存在特定的非随机原因,并且边缘未对准是确定性(可预测)抖动分量,而不是随机变化.RJ和DJ的组合称为总抖动(TJ).

相位噪声是指相位波动的功率谱密度,是信号纯度的度量.它由与中心频率相距某个值的位置(偏移频率)处的频率分量表示,该值越小,噪声分量越少的信号越好.通常,单边带附近的噪声通过载波功率归一化并表示.

而相位噪声最主要的产生原因是因为频偏以及温度过热的原因,当振荡电路产生频率信号的时候就会出现频偏;所以说相位噪声也是晶振频率信号稳定性衡量标准之一.

晶振的输出信号通常且唯一的用途是为电子设备提供时钟源,所以时钟抖动和相位噪声是一项重要的指标,对其性能影响很大;现在很多石英晶振厂家都在不断优化晶振产品相位噪声性能,因为低相位噪声,在物理、天文、无线电通信、雷达、航空、航天以及精密计量、仪器、仪表等各种领域里都受到重视.

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