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億金電子資深技術(shù)工程對(duì)石英晶體振蕩器噪聲和抖動(dòng)的介紹

來(lái)源：http://eitherspanlaw.com 作者：億金電子 2017年06月17

前言：測(cè)量晶振頻率系統(tǒng)的性能是它的性能穩(wěn)定性,也就是在適當(dāng)?shù)念l率上波動(dòng)的水平測(cè)量.我們的目標(biāo)是將這些波動(dòng)保持在最低限度;但是在一個(gè)系統(tǒng)中,噪聲和抖動(dòng)是不可避免的對(duì)性能產(chǎn)生不利影響.下文為億金電子資深技術(shù)工程對(duì)石英晶體振蕩器噪聲和抖動(dòng)的介紹.

石英晶體振蕩器抖動(dòng)的基本介紹

考慮一個(gè)信號(hào),它有兩個(gè)狀態(tài),“on”或“off”.這個(gè)信號(hào)脈沖和所有脈沖之間的常數(shù)時(shí)間間隔是相等的在長(zhǎng)度.

由于信號(hào)的性質(zhì)很容易預(yù)測(cè)下一個(gè)脈沖的時(shí)間將會(huì)到達(dá).如果你想建立一個(gè)利用這個(gè)系統(tǒng)的系統(tǒng),這個(gè)脈沖的性質(zhì);例如,如果兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間是一秒的倍數(shù)你可以制作一個(gè)非常簡(jiǎn)單的定時(shí)裝置從這個(gè)信號(hào).

然而在現(xiàn)實(shí)中,沒(méi)有什么是簡(jiǎn)單的.再次考慮信號(hào)但現(xiàn)在也要考慮一些東西在腐蝕它.這是一聲“噪音”在脈沖或外部參數(shù)中,偶爾會(huì)引起脈沖到達(dá)很早.這實(shí)際上是石英晶振抖動(dòng),可能會(huì)造成很大的問(wèn)題系統(tǒng)退化.

石英晶體振蕩器噪聲的基礎(chǔ)知識(shí)

噪聲是內(nèi)部信號(hào)中的任何不需要的信息外部資源,有些是不可避免的,而另一些則可以移除從系統(tǒng).

內(nèi)部噪聲(Johnson-Nyquist噪音)：有時(shí)也被稱為熱噪聲或白噪音這就是結(jié)果在石英晶振晶體元件內(nèi)部的電荷載體的熱運(yùn)動(dòng).那噪聲的水平取決于a的電阻和溫度在所有頻率上都是相同的,因此是不可約的.

約翰遜噪聲與帶寬和變化量成正比這是高斯函數(shù).這可以從功率譜中得到密度.高斯表示它是均勻分布在一個(gè)中心的兩邊點(diǎn),中心點(diǎn)是平均值或平均值.這是一個(gè)鈴鐺正常曲線,如圖1所見(jiàn).

散粒噪聲：構(gòu)成電流的電子的離散性質(zhì),在晶振元件中產(chǎn)生噪聲.這在很大意義上當(dāng)前的應(yīng)用程序非常低.這也是白色和不可約的.

閃爍噪聲：雖然約翰遜和他的聲音是獨(dú)立于電路的組件設(shè)計(jì),閃爍的噪聲不是.閃爍的噪聲(也稱為粉紅噪聲)在低頻率上占主導(dǎo)地位,并且是暫時(shí)的組件性能的波動(dòng).它遵循了類似的趨勢(shì)在這個(gè)力的情況下,f是石英晶振頻率的1/f.隨之而來(lái)的是當(dāng)頻率增加時(shí),閃爍的噪聲趨于0.如圖2.

外部噪音：這是一種干涉.例子包括50Hz的電源電力線,電容和磁耦合.這可以糟糕的電路設(shè)計(jì)加劇了這一問(wèn)題,沒(méi)有經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)目紤]是一個(gè)問(wèn)題.

隨機(jī)漫步這是石英晶體結(jié)構(gòu)本身固有的,包括環(huán)境來(lái)源如震動(dòng)和振動(dòng).這些是影響晶體自身結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期因素也可以這樣做直接的討論被忽略.隨機(jī)游走通常被定義為小于10赫茲,而不是石英晶振抖動(dòng).