About Crystal parameters description,Crystal Project Name

AT Cut Crystals

For precise frequency control in radio and line communication systems, quartz crystal resonators have proved indispensable. The material properties of crystalline quartz are such that quartz resonators display stableness and Q factors that cannot be matched by other types of resonator over the frequency range from 1 MHz to 200 MHz.

Equivalent Circuit

Fig-1 shows the conventionally accepted equivalent circuit of a crystal resonator at a frequency near its main mode of vibration. The inductance LI reiperesents the vibrating mass, the series capacitance CL the compliance of the quartz element and the resistance Rl the internal frication of the element, mechanical losses in the mounting system and acoustical losses to the surrounding environment.

The shunt capacitance Co is made up of the static capacitance between the electrodes, togettier with stray capacitances of the mounting system. 

There are two zero-phase frequencies associated with this simple circuit, one is at series resonance fs, another at antiresonance fa. When used in an oscillator, crystal units will operate at any frequency within the broken lines of Fig-2 as determined by the phase of the maintaining circuit.

By changing of this reactive condition, the crystal frequency may be trimmed in a limited extent. The degree to which this frequency may be varied (frequency pulling) is inversely proportional to the capacitance ratio r(C〇 /Ci).

Load Capacitance

Many practical oscillator circuits make use of a load capacitor CL in series or parallel with the crystal, either in order to provide a means for final frequency adjustment, or perhaps for modulation or temperature compensation purposes. For the crystal load capacitance. We looking into the circuit through the two crystal terminals, the load capacitance need to specified when the crystal is paralleled mode, crystal load capacitance is calculated as below: 

Frequency Pulling

In many applications a variable capacitor (trimmer) is used as the load reactive element to adjust the frequency. The fractional frequency range available between specified values of this load reactive element is called the pulling range (PR.) and it can be calculated by using the following formula: 

Sensitivity

A useful parameter to the design engineer is the pulling sensitivity (S) at a specified value of load capacitance. It is defined as the incremental fractional frequency change for an incremental change in load capacitance. It is normally expressed in ppm/pF (10-6/pF) and can be calculated from the formula: 

It is very important to define the mean load capacitance to enable the actual crystal frequency be set within the tolerances of the specified nominal frequency. It is also important to use, wherever possible, standard values of load capacitance; for example:20pF, 30pF.

Fig-3 shows the relationship between LO.; P.R. and S. 

Frequency Pulling Calculation

An approximation to the pulling for any crystal can be calculated from this simple formula:

Resistance

The equivalent circuit of the crystal has one other important parameter: This is Ri, the motional resistance. This parameter controls the Q of the crystal unit and will define the level of oscillation in any maintaining circuit. The load resonance for a given crystal unit depends upon the load capacitance with which that unit is intended to operate. The frequency of oscillation is the same in either series or parallel connection of the load capacitance.

If the external capacitance is designated the load resonance resistance may be calculated as follows:

The equivalent shunt or parallel resistance at load resonance frequency is approximately: 

It should be remembered that Ri does not change thus the effective parameters of any user network can be readily calculated.

Frequency Temperature Characteristics

The AT-cut crystal has a frequency temperature characteristic which may be described by a cubic function of temperature. This characteristic can be precisely controlled by small variations in the exact angle at which the crystal blank is cut from the original quartz bar. Fig,4 illustrates some typical cases. This cubic behaviour is in contrast to most other crystal cuts, which have parabolic temperature characteristics.

As a consequence, the AT-cut is generally the best choice when specifying a unit to operate over a wide temperature range, and is available in a range of frequencies from 1 to 200 MHz.

KDS 晶振即是日本大真空株式会社（DASHINKU CORP）,成立于 1951 年,至今已有 50 多年的历史,是全球领先的三大晶振制造商之一,其制造工厂主要分布在日本本土、中国、泰国、印度尼西亚等十多个制造中心,KDS 大真空集团总公司位于日本兵库县加古川,在泰国,印度尼西亚,台湾,中国天津这些大城市均有生产工厂,其中天津工厂是全球晶振行业最大的单体制造工厂,也是全球最大的 TF 型晶振制造工厂.

首先非常的感谢你长期以来对【日本大真空株式会社】,KDS 晶振品牌的支持与厚爱.在此郑重声明,本集团以下简称（KDS）在中国的代理商除了北京中国电子研究院,广州电子研究所,【泰河电子】,香港 KDS办事处,台湾KDS办事处,是正规的代理销售企业,其余地区以及公司,个人所销售的KDS产品均不能保证是原装正品,请你选择正规渠道定制货品.

1XTV19200CDB|KDS晶振|株式会社大真空|VC-TCXO振荡器

1XTV19200CDB晶振产品尺寸图

1XTV19200CDB晶振产品电气表

关于1XTV19200CDB压控温补振荡器产品安装的注意事项

终端/陆上布局/金属屏蔽孔

1端子A通孔不在底部（安装侧）。
2土地图案布局/金属掩模孔以下土地图案为参考设计。电气特性应满足安装在这片土地上的要求。在测试用地和安装用地不相连的范围内，可以改变接地方式。

对电特性没有任何影响。面罩厚度建议为0.12毫米。

包装条件
胶带包装
（1）压花胶带格式及尺寸
（2）卷筒数量:最多2000个/卷
（3）胶带规格
不缺产品。
（4）卷筒规格见图3
包装
产品用防静电袋包装。
*湿度敏感度等级：IPC/JEDEC标准J-STD-033/1级
无需干燥包装，无需重新储存后烘烤。

包装箱
最多10卷/包装箱。但是，在少于10卷的情况下，它由任何盒子容纳。
盒子里的空间用垫子填满了。

在当今的高性能系统中，需要一个出色的时钟源。随着专用集成电路（ASIC）的速度和性能达到更高的限制，分配该时钟源以驱动多个设备的需求变得更加困难。由于相关的快速边沿速率，系统中部署的较高频率导致长PCB迹线表现得像传输线。保持平衡系统需要适当的端接技术来实现应用中的跟踪路由。本应用笔记将重点介绍推荐的终止技术;关于输出负载的评论，并提供一些设计师要考虑的布局指南。

传输线理论简介

通常，大多数时钟源具有低阻抗输出。当这些器件用于驱动具有大阻抗的负载时，存在阻抗不匹配。根据应用条件，此阻抗不匹配会导致负载产生电压反射，从而产生时钟波形中的步进，振铃以及过冲和下冲。这可能通过降低负载处的时钟信号，错误的数据时钟和产生更高的系统噪声而导致系统性能不佳。

为了减少电压反射，需要正确终止信号迹线。适当终止的设计考虑因素可以用两个语句来概括：

1.使负载阻抗与线路阻抗相匹配

2.使源阻抗与线路阻抗匹配

对于大多数设计，第一种说法是首选方法，因为它消除了返回时钟源的反射。这样可以减少噪音，电磁干扰（EMI）和射频干扰（RFI）。

下图显示了阻抗不匹配对时钟源的影响

常用终止技术

如上所述，为了减少电压反射，必须正确地终止迹线。 传输线的四种基本端接技术是串联，并联，戴维宁和AC。

系列终止

串联终端消除了时钟源的反射，有助于保持信号质量。 这最适合驱动少量负载的TTL器件，因为时钟输出阻抗小于传输线特性阻抗。 图1显示了一系列终端。 电阻尽可能靠近时钟源放置。 R的典型设计值为10Ω至75Ω。

R的值可以大于阻抗差，以便产生稍微过阻尼的状态并且仍然消除来自时钟源的反射。

系列终端的主要优点是：

1.简单，只需要一个电阻器

2.功耗低

3.在驱动高容性负载时提供电流限制;这还可以通过减少接地反弹来改善抖动性能

系列终止的主要缺点是：

1.增加负载信号的上升和下降时间;这在一些高速应用中可能是不可接受的

2.无法驱动多个负载

平行和戴维宁终结

接下来的三种终端技术可提供更清晰的时钟信号，并消除负载端的反射。这些终端应尽可能靠近负载放置。

图2描绘了并行终端。并联终端消耗的功率最大，不建议用于低功率应用。它也可能改变占空比，因为下降沿将比上升沿更快。它比串联终端具有一个优点，即上升和下降时间的延迟大约是一半。

如图3所示，戴维宁终端将比并联终端消耗更少的功率，并且通常用于PECL应用，50Ω线路匹配至关重要。 R的总值等于传输线的特征阻抗。 如果需要过阻尼状态，则R的总值可略小于特征阻抗。 戴维宁终端的主要缺点是每条线路需要两个电阻器，并且在终端附近需要两个电源电压。 建议不要将此端接用于TTL或CMOS电路。

AC终止

AC端接，如图4所示，在并联支路中增加了一个串联电容。 由于RC时间常数，电容会增加时钟源的负载和延迟，但在稳态条件下将消耗很少或没有功率。 通常不建议使用此终端，因为它会通过增加传播延迟时间来降低时钟信号的性能。 为了保持有效终止，C L的值不应小于50pF。 较大的C L值将允许时钟边沿的快速转换，但随着电容器值的增加，较高的电流电平将通过，从而导致功耗的增加。 选择大于走线阻抗的R L值，以考虑负载输入阻抗的泄漏。

输出负载简介

应注意不要使时钟源过载。 如果使用单个时钟源来驱动多个负载，则如果总负载超过时钟源的驱动能力，则会发生波形劣化。

过载的一些常见症状是波形削波，对称不平衡，信号幅度减小以及上升和下降时间值的变化。 通常随着时钟频率的增加，源驱动更高负载的能力将降低。 请务必参考时钟源规范以获得最大负载能力。

下图显示了重载对时钟源的影响。

通用时钟输出类型

CTS时钟振荡器设计已经开发出来，具有各种封装选项，输入电压和输出类型。

HCMOS和HCMOS / TTL兼容

今天的CTS设计提供“双兼容”振荡器，它们是能够驱动TTL应用的HCMOS输出类型。 由于转换时间较短，这些设备固有地具有更大的过冲和欠冲。 这可能不适合具有严格EMI要求的旧TTL设计。

CTS生产两种流行的HCMOS / TTL兼容时钟振荡器CB3 / CB3LV和型号636。

下图显示了典型的HCMOS测试负载配置和波形参数。

LVPECL和LVDS

与HCMOS逻辑技术相比，CTS LVPECL和LVDS逻辑输出设计具有许多优势。

LVPECL和LVDS技术从正电源获得其工作功率，从而实现与负载点处的HCMOS逻辑接口的必要兼容性。 这些逻辑输出还具有：

1.降低系统抖动; 由于较小的特征过渡区域

2.上升和下降时间更快

3.提供差分输出; 减少排放至关重要

4.能够直接驱动50Ω传输线

5.降低高频时的电源消耗

CTS Model 635提供两种输出类型的选项。

下图显示了典型的LVPECL和LVDS测试负载配置和波形参数

布局指南

在印刷电路板布局过程中采用良好的设计实践将最小化先前讨论的信号劣化。 PCB设计的一些常见指南是：

1.将时钟源物理定位在尽可能靠近负载的位置

2.限制时钟信号的走线长度

3.不要将时钟信号靠近电路板边缘

4.尽量避免在时钟信号路由中使用过孔。 过孔会改变走线阻抗，从而引起反射。

5.不要在电源和接地层上布设信号走线

6.避免在轨迹中出现直角弯曲，如果可能，请保持直线行程。 如果需要弯曲，请使用两个45°角或使用圆形弯曲（最佳）.

7. V CC与时钟源地之间的去耦电容对于降低可能传输到时钟信号的噪声至关重要。 这些电容必须尽可能靠近V CC引脚。

8.为避免串扰，请在多个时钟源和高速开关总线之间保持适当的间隔。

9.差分跟踪路由应尽可能接近，以获得高耦合系数。 路由的长度应相等，以避免阻抗不匹配，从而导致不同的传播延迟时间。

10.使用单个时钟源驱动多个负载时，请考虑拆分路由。 使各个布线长度尽可能相等。

结论

本应用笔记介绍了使用驱动各种负载的时钟源的应用的正确终端技术。 它还概述了用于生成可靠应用程序设计的布局考虑因素 所有这些技术都力求最大限度地减少降低时钟信号的条件，从而导致系统性能不佳。

KDS 晶振即是日本大真空株式会社（DASHINKU CORP）,成立于 1951 年,至今已有 50 多年的历史,是全球领先的三大晶振制造商之一,其制造工厂主要分布在日本本土、中国、泰国、印度尼西亚等十多个制造中心,KDS 大真空集团总公司位于日本兵库县加古川,在泰国,印度尼西亚,台湾,中国天津这些大城市均有生产工厂,其中天津工厂是全球晶振行业最大的单体制造工厂,也是全球最大的 TF 型晶振制造工厂.

首先非常的感谢你长期以来对【日本大真空株式会社】,KDS 晶振品牌的支持与厚爱.在此郑重声明,本集团以下简称（KDS）在中国的代理商除了北京中国电子研究院,广州电子研究所,【泰河电子】,香港 KDS办事处,台湾KDS办事处,是正规的代理销售企业,其余地区以及公司,个人所销售的KDS产品均不能保证是原装正品,请你选择正规渠道定制货品.

1XTV26000AAD|KDS晶振|株式会社大真空|VC-TCXO振荡器

1XTV26000AAD晶振产品尺寸图

1XTV26000AAD晶振产品电气表

关于1XTV26000AAD压控温补振荡器产品安装的注意事项

终端/陆上布局/金属屏蔽孔

1端子A通孔不在底部（安装侧）。
2土地图案布局/金属掩模孔以下土地图案为参考设计。电气特性应满足安装在这片土地上的要求。在测试用地和安装用地不相连的范围内，可以改变接地方式。

对电特性没有任何影响。面罩厚度建议为0.12毫米。

包装条件
胶带包装
（1）压花胶带格式及尺寸
（2）卷筒数量:最多2000个/卷
（3）胶带规格
不缺产品。
（4）卷筒规格见图3
包装
产品用防静电袋包装。
*湿度敏感度等级：IPC/JEDEC标准J-STD-033/1级
无需干燥包装，无需重新储存后烘烤。

包装箱
最多10卷/包装箱。但是，在少于10卷的情况下，它由任何盒子容纳。
盒子里的空间用垫子填满了。

KDS 晶振即是日本大真空株式会社（DASHINKU CORP）,成立于 1951 年,至今已有 50 多年的历史,是全球领先的三大晶振制造商之一,其制造工厂主要分布在日本本土、中国、泰国、印度尼西亚等十多个制造中心,KDS 大真空集团总公司位于日本兵库县加古川,在泰国,印度尼西亚,台湾,中国天津这些大城市均有生产工厂,其中天津工厂是全球晶振行业最大的单体制造工厂,也是全球最大的 TF 型晶振制造工厂.

首先非常的感谢你长期以来对【日本大真空株式会社】,KDS 晶振品牌的支持与厚爱.在此郑重声明,本集团以下简称（KDS）在中国的代理商除了北京中国电子研究院,广州电子研究所,【泰河电子】,香港 KDS办事处,台湾KDS办事处,是正规的代理销售企业,其余地区以及公司,个人所销售的KDS产品均不能保证是原装正品,请你选择正规渠道定制货品.

1XTV26000JBA|KDS晶振|株式会社大真空|VC-TCXO振荡器

1XTV26000JBA晶振产品尺寸图

1XTV26000JBA晶振产品电气表

关于1XTV26000JBA压控温补振荡器产品安装的注意事项

终端/陆上布局/金属屏蔽孔

1端子A通孔不在底部（安装侧）。
2土地图案布局/金属掩模孔以下土地图案为参考设计。电气特性应满足安装在这片土地上的要求。在测试用地和安装用地不相连的范围内，可以改变接地方式。

对电特性没有任何影响。面罩厚度建议为0.12毫米。

包装条件
胶带包装
（1）压花胶带格式及尺寸
（2）卷筒数量:最多2000个/卷
（3）胶带规格
不缺产品。
（4）卷筒规格见图3
包装
产品用防静电袋包装。
*湿度敏感度等级：IPC/JEDEC标准J-STD-033/1级
无需干燥包装，无需重新储存后烘烤。

包装箱
最多10卷/包装箱。但是，在少于10卷的情况下，它由任何盒子容纳。
盒子里的空间用垫子填满了。

1XXB26000MAA|KDS晶振|株式会社大真空|TCXO振荡器

1XXB26000MAA晶振产品尺寸图

1XXB26000MAA晶振产品电气表

关于1XXB26000MAA温补晶振产品安装的注意事项

终端/陆上布局/金属屏蔽孔

1端子A通孔不在底部（安装侧）。
2土地图案布局/金属掩模孔以下土地图案为参考设计。电气特性应满足安装在这片土地上的要求。在测试用地和安装用地不相连的范围内，可以改变接地方式。

对电特性没有任何影响。面罩厚度建议为0.12毫米。

包装条件
胶带包装
（1）压花胶带格式及尺寸
（2）卷筒数量:最多2000个/卷
（3）胶带规格
不缺产品。
（4）卷筒规格见图3
包装
产品用防静电袋包装。
*湿度敏感度等级：IPC/JEDEC标准J-STD-033/1级
无需干燥包装，无需重新储存后烘烤。

包装箱
最多10卷/包装箱。但是，在少于10卷的情况下，它由任何盒子容纳。
盒子里的空间用垫子填满了。

1XTW16368MAA|KDS晶振|株式会社大真空|TCXO振荡器

1XTW16368MAA晶振产品尺寸图

1XTW16368MAA晶振产品电气表

关于1XTW16368MAA温补晶振产品安装的注意事项

终端/陆上布局/金属屏蔽孔

1端子A通孔不在底部（安装侧）。
2土地图案布局/金属掩模孔以下土地图案为参考设计。电气特性应满足安装在这片土地上的要求。在测试用地和安装用地不相连的范围内，可以改变接地方式。

对电特性没有任何影响。面罩厚度建议为0.12毫米。

包装条件
胶带包装
（1）压花胶带格式及尺寸
（2）卷筒数量:最多2000个/卷
（3）胶带规格
不缺产品。
（4）卷筒规格见图3
包装
产品用防静电袋包装。
*湿度敏感度等级：IPC/JEDEC标准J-STD-033/1级
无需干燥包装，无需重新储存后烘烤。

包装箱
最多10卷/包装箱。但是，在少于10卷的情况下，它由任何盒子容纳。
盒子里的空间用垫子填满了。

1C208000BC0U|KDS晶振|株式会社大真空|陶瓷面晶体

DIMENSIONS 尺寸外型图 

 Dimensions of embossed carrier tape  压花载带尺寸图 

Dimensions of tape reel   卷尺尺寸图 

关于ABRACON晶振公司你了解多少呢?ABRACON晶振公司成立于1992年，总部位于德克萨斯州，是全球领先的无源晶振与机电定时，同步，电源连接和射频解决方案制造商。ABRACON晶振公司提供多种石英晶体和晶体振荡器，MEMS振荡器，实时时钟（RTC),蓝牙模块，陶瓷谐振器，SAW滤波器和谐振器，电源和RF电感器，变压器，电路保护元件和RF天线以及无线充电线圈等产品。ABRACON晶振公司规模庞大，致力于像全球供应优质的电子元器件产品。并且,ABRACON晶振公司已经通过了ISO9001-2008认证，在德克萨斯州拥有设计和应用工程资源，并在德克萨斯州，加利福尼亚州，中国，台湾，新加坡，苏格兰，以色列，匈牙利，英国和德国等地设有销售办事处。并通过网络向全球分销提供货。

ABRACON CRYSTAL公司为多个市场提供组件，包括物联网，工业控制，汽车，运输，通信，照明，消费以及其它设备，这些市场都需要不断的创新产品，并且，ABRACON晶振公司在电源连接，射频和定时技术方面都会推出新产品，并提供更先进的技术服务。

最近ABRACON晶振公司发布了业界领先的LOT系列石英晶振，主要用于节能MCU和RF芯片组，功率优化的119fs超低抖动AX7系列时钟晶体振荡器，产品应用比较广泛，或优化芯片性能，具有高效率的性能。为物联网协议和ARJM11 RJ45设计的贴片以及外部天线，集成磁性支持10 / 100Base-T，1000Base-T，2.5GBase-T和5GBase-T。ABRACON晶振公司在过去的12个月内发布了超过20’000个新零件号。ABRACON晶振公司拥有强大的销售服务以及技术支持团队.

从早期的无线电到雷达，以及现在的数字计算，每个电路都需要一个时钟或心跳来指导其功能。时序控制从低功率到高精度的各种应用中的处理速率，数据连接和RF传输频带。时间已成为一个多元化的工程领域。考虑到可以设计时钟电路的多种方式以及每年引入该行业的许多进步，工程师应该定期重新考虑其时序考虑因素。以下是基本计时设备列表以及使用它们的最佳时间。

1.LC谐振器

LC谐振器是最简单和常用的定时电路，由放大器，电感器和电容器组成。主要优点包括低成本和易于集成，特别是在高频率下。然而，它不是非常准确，并且随温度变化很大。这种可变性提供了一个额外的属性：宽拉范围。因此，在开发小型或高度集成的压控振荡器（VCO）时，LC是首选的谐振器。这些振荡器在PCB或片上设计用于跟踪或锁定其他频率。由于温度可以使频率+/- 10,000 ppm或更高，因此LC不够精确，无法单独运行。

2.陶瓷谐振器

陶瓷谐振器的主要优点是成本。如果您正在寻找最低成本和稳定的解决方案，那么这项技术可以帮助您实现这一目标。不要指望在整个温度范围内稳定性小于+/- 1000ppm。该谐振器成本低，但不能用于精确或甚至部分精确的定时。玩具，低端设备和低端MCU应用程序等通用应用程序可以摆脱这种不精确的程度。如果您需要更高的精度，其他谐振器将帮助您。

3.石英晶体

石英晶体因其自补偿温度稳定性，出色的初始精度和适中的成本而成为时间之王。作为谐振器，它具有高Q值，可实现极低的在线噪声。批量生产已经对这些设备的精度和成本进行了微调，因此价格适中的晶体现在可以实现+/- 20ppm至+/- 50ppm的总体精度。它具有出色的稳定性，是当今许多连接协议的理想时间基础，从Wi-Fi，Zigbee和蓝牙到汽车LIN / CAN，以太网，UART和工业应用。定时MCU和使用石英晶体的处理器提供的精度可以满足常见的连接协议。但是，有些协议需要更高的性能。晶体的精度可以提高。

4.石英晶体振荡器（XO）

石英晶体振荡器集成了振荡器芯片和石英晶体。它提供了石英的准确性和低噪声优势，但降低了电路板走线引起的可变性。在某些情况下，振荡器芯片还将基本石英频率乘以应用所需的频率。在非常低噪声的系统中使用XO而不是裸石英晶体是必要的，例如高速通信，光学互连，光学模块，测试和测量以及先进的RF应用。XO以高频率提供低噪声，这对于使用普通晶体来说是难以实现的。高性能系统中使用的顶级频率如100MHz，156.25MHz或312.5MHz需要使用XO提供的差分LVPECL，LVDS，HCSL或CML信号进行调理。

5.温度补偿晶振（TCXO）

虽然XO提供缓冲和频率转换，但它们跟踪石英晶体毛坯的精度。若干通信和电信应用，例如点对点RF，GNSS / GPS，移动电话，LPWAN网关和其他精密RF连接系统，需要在整个温度范围内具有+/- 0.5ppm至+/- 2.5ppm的频率稳定性。Stratum III需要+/- 0.28ppm的稳定性。裸露的石英不够稳定，不易达到低于10ppm的稳定性。TCXO经历了一个制造流程，可以测量和校准其频率偏差。明显的缺点是成本。请记住，没有什么比终端系统中不可操作的数据链路更昂贵。

6.烤箱控制的晶体振荡器（OCXO）

OCXO可以达到几乎不可想象的精度水平+/- 0.1ppm至0.1ppb或更高的温度。TCXO技术不仅使用温度校准。OCXO通过添加二阶控制 - 石英毛坯的温度来实现稳定性。在启动时，OCXO将石英毛坯加热到比环境温度高约10度，并将温度控制在该水平，从而最大限度地减少温度扰动。在许多情况下，OCXO还具有机械防护冲击和振动功能，使终端系统能够实现最大时钟精度以满足要求。与军用和雷达相关的许多应用以及用于移动电话的基站收发信台（BTS）需要这种精确度。快速移动车辆中的先进高精度GPS也需要高精度。

7.微电子机械系统（MEMS）

MEMS技术与石英并行发展。MEMS基于硅而非石英晶体，具有小型化和抗冲击和振动的优点。由于与MEMS谐振器相关的复杂性，MEMS的主要缺点是成本。虽然它可以用于晶体，XO和TCXO涵盖的各种应用中，但是当需要高耐久性时，MEMS是最佳的。此外，在尺寸为1.6 x 1.2mm的超小尺寸下，MEMS与晶体竞争非常激烈。可穿戴设备，无线充电板，工业控制，机器人，无人机和AR / VR等应用可以充分利用MEMS的耐用性和尺寸。

1. Introduction 

When ordering crystals for oscillators that are to operate at a frequency f, e.g. 32.768 kHz or 20 MHz, it is usually not sufficient to specify the frequency of operation alone. While the crystals will oscillate at a frequency near their series resonant frequency, the actual frequency of oscillation is usually slightly different from this frequency (being slightly higher in “parallel resonant circuits”).1 

So, suppose you have a crystal oscillator circuit and you want to purchase crystals such that when placed in this circuit the oscillation frequency is f. What do you need to tell the crystal manufacturer to accomplish this? Do you need to send a schematic of the oscillator design with all the associated details of its design, e.g. choice of capacitors, resistors, active elements, and strays associated with the layout? Fortunately, the answer is no. In addition to the frequency f, all that is needed is a single number, the load capacitance CL . 

2. What is CL ? 

Suppose your crystal oscillator operates at the desired frequency f. At that frequency, the crystal has complex impedance Z, and for the purposes of frequency of operation, this is the only property of the crystal that matters. Therefore, to make your oscillator operate at the frequency f, you need crystals that have impedance Z at the frequency f. So, at worst, all you need to specify is a single complex number Z = R+jX. In fact, it is even simpler than this. 

While in principal one should specify the crystal resistance R at the frequency f, usually the crystal-to- crystal variation in R and the oscillator’s sensitivity to this variation are sufficiently low that a specification of R is not necessary. This is not to say that the crystal resistance has no effect; it does. We shall discuss this further in Section 4. 

So, that leaves a single value to specify: The crystal reactance X at f. So, one could specify a crystal having a reactance of 400 ? at 20 MHz. Instead,however, this is normally done by specifying a capacitance C L and equating.

where we have set ω = 2πf. Physically, at this frequency, the impedance of the series combination of the crystal and a capacitance C L has zero phase (equivalently, has zero reactance or is purely resistive). See Figure 1. To see this, consider

where the second step follows by Equation (1) and the fact that the reactance of a capacitance C is -1/( ωC).

Figure 1—This series combination has zero-phase impedance at a frequency where the crystal has load capacitance CL

So, the task of assuring proper oscillation frequency is the task of providing components (crystals in this case) that, at the specified frequency, have the required reactance, which is stated in terms of a capacitance CL by Equation (1).2 For example, instead of specifying crystals having a reactance of 400 ? at 20 MHz, we specify crystals having a load capacitance of 20 pF at 20 MHz, or more normally, we specify that the crystal frequency be 20 MHz at a load capacitance of 20 pF. 

In “parallel resonant circuits,” CL is positive, typically being between 5 pF and 40 pF. In this case the crystal operates in that narrow frequency band between the crystal’s series and parallel resonant frequencies (F s and F p , respectively).

While a truly “series resonant circuit” does not have a load capacitance associated with it [or perhaps an infinite value by Equation (1)], most “series resonant circuits” actually operate slightly off of the series resonant frequency and therefore do have a finite load capacitance (that can be positive or negative).However, if this offset is small and specifying a load capacitance is not desired, it can either be ignored or handled by a slight offset in the specified frequency f.

As we shall see in Section 4, both the oscillator and the crystal determine C L . However, the crystal’s role is rather weak in that in the limit of zero resistance,the crystal plays no role at all in determining C L . In this limiting case, it makes sense to refer to C L as the oscillator load capacitance as it is determined entirely by the oscillator. However, when it comes time to order crystals, one specifies crystals having frequency f at a load capacitance C L , i.e. it is a condition on the crystal’s frequency. Because of this,it would be reasonable to refer to C L as the crystal load capacitance. For the sake of argument, we simply avoid the issue and use the term loadcapacitance.

注释：1> When ordering crystals for series resonant operation,instead of specifying a value for C L , be sure to state that the frequency f refers to the series-resonant frequency, F s .

2> This is not to say that all aspects of frequency determination are tied to this single number. For example,other aspects of the crystal and oscillator determine whether the correct mode of oscillation is selected and the system’s frequency stability (short and long term).

3. Defining F L at C L

We now take Equation (1) as our defining relation for what we mean by a crystal having a given frequency at a given load capacitance.

Definition: A crystal has frequency F L at a load capacitance C L when the reactance X of the crystal at frequency F L is given by Equation (1), where now ω = 2πF L .

Recall that, around a given mode, the reactance of a crystal increases from negative values, through zero at series resonance, to large positive values near parallel resonance where it rapidly decreases to large negative values, and then again it increases towards zero. (See Reference [1].) By excluding a region around parallel resonance, we have a single frequency for each value of reactance. In this way,we can associate a frequency F L given a value of C L .So, positive values of C L correspond to a frequency between series and parallel resonance. Large negative values of C L , correspond to a frequency below series resonance while smaller negative values correspond to frequencies above parallel resonance.(See Equation (3) below.)

3.1. The crystal frequency equation So, how much does the frequency of oscillation depend on the load capacitance C L ? We can answer this question by determining how the crystal frequency F L depends on the crystal load capacitance CL . One can show that to a very good approximation that

where C 1 and C 0 are the motional and static capacitances of the crystal, respectively. (See Reference [1] for a derivation and discussion of this relation.) For the purposes of this note, we shall refer to Equation (3) as the crystal frequency equation.

This shows the dependence of a crystal oscillator’s operational frequency on its load capacitance and its dependence on the crystal itself. In particular, the fractional frequency change when changing the load capacitance from C L1 to C L2 is given to good approximation by

3.2. Trim sensitivity

Equation (3) gives the dependence of operating frequency F L on the load capacitance C L . The negative fractional rate of change of the frequency with C L is known as the trim sensitivity, TS. Using Equation (3), this is approximately

From this we see that the crystal is more sensitive to given change in C L at lower values of C L .

4. But what determines C L ?

Consider the simple Pierce oscillator consisting of a crystal, an amplifier, and gate and drain capacitors as shown in Figure 2.

There are at least three stray capacitances that must be considered in trying to calculate the load capacitance of the Pierce oscillator circuit.

1.  An added capacitance from the input of the amplifier to ground. Sources for this could be the amplifier itself and trace capacitance to ground. As this capacitance is in parallel with C G , we can simply absorb this into our definition of C G . (That is C G is the capacitance of the capacitor to ground plus any additional capacitance to ground on this side of the amplifier.)

2.  An added capacitance from the output of the amplifier to ground. Sources for this could be the amplifier itself and trace capacitance to ground. As this capacitance is in parallel with C D , we can simply absorb this into our definition of C D . (That is C D is the capacitance of the capacitor to ground plus any additional capacitance to ground on this side of the amplifier.)

3.  A stray capacitance C s shunting the crystal as shown in Figure 2.

Redefining C G and C D as discussed above, it then follows [2] that one of the conditions for oscillation is 

Where

is the impedance of the parallel combination of the crystal and the capacitance C s and R o is the output resistance of the amplifier.

It can be shown that the crystal resistance R as a function of load capacitance C L is given approximately by (provided C L is not too small)

where R 1 is the motional resistance of the crystal [1].It then follows that (provided C L – C s is not too small)

And

With these results, Equation (6) gives the following equation for C L

where R ′ is approximated by Equation (9). Note that the equation for C L is actually a bit more complicated than it might seem at first as R ′ depends upon on C L.It can be seen that C L decreases as R 1 increases, and so by Equation (3), the frequency of operation increases with crystal resistance. So, the load capacitance does have a dependence on the crystal itself. But as we have mentioned previously, the variation in crystal resistance and resulting sensitivity to this variation is usually sufficiently low that the dependence can be ignored. (In this case, a nominal value for crystal resistance is used in calculating C L .)

However, sometimes the resistance effect cannot be ignored. Two crystals tuned so that both have exactly the same frequency at a given load capacitance C L can oscillate at different frequencies in the same oscillator if their resistances differ. This slight difference leads to an increase in the observed system frequency variation above that due to crystal frequency calibration errors and the board-to-board component variation.

Note that in the case of zero crystal resistance (or at least negligible compared to the output resistance Ro of the amplifier), Equation (11) gives

So, in this case, the load capacitance is the stray capacitance shunting the crystal plus the series capacitance of the two capacitances on each side of the crystal to ground.

5. Measuring CL

While in principal one could calculate C L from the circuit design, an easier method is simply to measure C L . This is also more reliable since it does not rely on the oscillator circuit model, takes into account the strays associated the layout (which can be difficult to estimate), and it takes into account the effect of crystal resistance. Here are two methods for measuring C L .

5.1 Method 1

This method requires an impedance analyzer, but does not require knowledge of the crystal parameters and is independent of the crystal model.

1.  Get a crystal that is similar to those that will be ordered, i.e. having similar frequency andresistance.

2.  Place this crystal in the oscillator and measurethe frequency of operation F L . In placing the crystal into the circuit, be careful not to damage it or do anything to cause undue frequency shifts.(If soldered in place, allow it to cool down to room temperature.) A good technique that avoids soldering is simply to press the crystal onto the board’s solder pads using, for example,the eraser end of a pencil and observe the oscillation frequency. Just be careful that the crystal makes full contact with the board. The system can still oscillate at a somewhat higher frequency without the crystal making full contact with the board.

3.  Using an impedance analyzer, measure the reactance X of the crystal at the frequency F L determined in Step 2.

4.  Calculate C L using Equation (1) and the measured values for F L ( ω = 2πF L ) and X at F L .

5.2 Method 2

This method is dependent upon the four-parameter crystal model and requires knowledge of these parameters (through your own measurement or as provided by the crystal manufacturer).

1.  Get a crystal that is similar to those that will be ordered, i.e. having similar frequency and resistance.

2.  Characterize this crystal. In particular measure its series frequency Fs , motional capacitance C1,and static capacitance C0.

3.  Place this crystal in the oscillator and measure the frequency of operation F L (as in Method 1,Step 2.)

4.  Calculate C L using Equation (3) and the measured values for F L , F s , C 1 , and C 0 .

It is recommended that either procedure be followed with at least 3 crystals. When done properly, this technique often gives values for C L that are consistent to about 0.1 pF. Further confidence in the final results can be found by repeating the procedure for a number of boards to estimate the board-to-board variation of C L .

Note that in the above, F L does not have to be precisely the desired oscillation frequency f. That is, the calculated value for C L is not a strong function of the oscillation frequency since normally only the crystal is strongly frequency dependent. If, for some reason, the oscillator does have strong frequency dependent elements, then using this procedure would be quite difficult.

6. Do I really need to specify a value for CL ?

There are at least three cases where a specification of C L is not necessary:

1.  You intend to operate the crystals at their series-resonant frequency.

2.  You can tolerate large errors in frequency (on theorder of 0.1% or more).

3.  The load capacitance of your circuit is sufficiently near the standard value (see crystal data sheet) that the frequency difference is tolerable. This difference can be calculated with Equation (4).

If your application does not meet one of the three conditions above, you should strongly consider estimating the load capacitance of your oscillator and use this value in specifying your crystals.

What is Tri-State Function?

トライステート関数とは

1. In oscillator with Tri-state function, oscillator output can be controlled by the Tri-state pin as follows:
Logic High : Output Enable
Logic Low :Output Disable

トライステート機能付きオシレータでは、次のようにトライステートピンでオシレータ出力を制御できます。
ロジックハイ：出力イネーブル
ロジックロー：出力ディセーブル
2. The Tri-state function would allow output pin to assume high-impedance state, effectively removing the oscillator output from the circuit.

トライステート機能により、出力ピンをハイインピーダンス状態にすることができ、回路から発振器の出力を効果的に取り除くことができます。

3. Oscillator circuits can remain on or be turned off while output is disabled in Tri-State.

出力がトライステートでディスエーブルされている間、発振回路はオンのままにするかオフにすることができます。

Oscillator Operating Mode in Tri-state:Oscillator Circuits Off

トライステートの発振器動作モード：発振器回路オフ

•Advantage :Lower standby current

•利点：スタンバイ電流が低い

•Drawback :Longer startup time:( Fundamental mode > 0.2mS),( 3rd Overtone mode > 2mS)

•欠点：起動時間が長くなります:(基本モード> 0.2ミリ秒）、（3倍音モード> 2ミリ秒）

Oscillator Operating Mode in Tri-state:Oscillator Circuits On

トライステートのオシレータ動作モード：オシレータ回路オン

•Advantage:Shorter output enable time(< 0.1mS)

利点：短い出力イネーブル時間（<0.1mS）

•Drawback:Higher standby current

欠点：高いスタンバイ電流

Standby Current Comparison between Different Oscillator Operating Mode

異なる発振器動作モード間の待機電流の比較

•Only PX/PY series have oscillator on/off option when output is disabled.

出力が無効の場合、PX / PYシリーズのみオシレータのオン/オフオプションがあります。

•All other oscillator series have oscillator turned off in Tri-state.

他のすべての発振器シリーズは、トライステートで発振器がオフになっています。

How to Disable Tri-State Function

トライステート機能を無効にする方法

•If Tri-state function is no needed, the Tri-state pin shall be connected to the Vcc pin or left floating.

トライステート機能が不要な場合は、トライステートピンをVccピンに接続するか、フローティングのままにします。

There is a internal pull- up resistor which would enable output if Tri-state pin is left floating.

トライステートピンをフローティングのままにしておくと、出力をイネーブルする内部プルアップ抵抗があります。

•TAITIEN recommends connecting Tri-State pin to VCC if Tri-state function is not needed.

トライステート機能が不要な場合は、トライステート端子をVCCに接続することをお勧めします。

TXC晶振有分好多種類型,溫補晶體振蕩器,壓控振蕩器,恒溫晶體振蕩器OCXO振蕩器.以下泰河電子為大家整理提供已分好類別的TXC溫補振蕩器及VCXO振蕩器選型表,以供大家選型參考使用.雖然TXC晶振的型號眾多,但是並不會難記.

TXC压控振荡器VCXO系列 - CMOS
	Model	Frequency	Stability (-40~85ºC)	Voltage	Output	Oscillation	Dimensions
	6U	1 ~ 59MHz	±50ppm	3.3V, 5V	CMOS	Fundamental	7 x 5 x 1.3mm
	BR	60 ~ 200MHz	±50ppm	3.3V	CMOS	Fundamental	7 x 5 x 1.3mm
	CR	50 ~ 200MHz	±50ppm	3.3V	CMOS	Fundamental	5 x 3.2 x 1.2mm

TXC压控振荡器VCXO系列 - 差分晶振 一般来说单相输出称之为晶体振荡器,并以正弦波或者CMOS波型(矩型波)输出为主要代表. 剪切的正弦波输出具有类似圆角矩形的波形,并常用于RF电路,因为它抑制了不必要的谐波.TCXO(温度补偿晶体振荡器)被称为削波正弦波输出的产物.由于CMOS波输出是对应于数字信号处理的逻辑电子的信号输出,所以有利于数字信号的传送,并用于时钟,如CPU等.
	Model	Frequency	Stability (-40~85ºC)	Voltage	Output	Oscillation	Dimensions
	BJ	60 ~ 200MHz	±50ppm	3.3V	LVPECL	Fundamental	7 x 5 x 1.3mm
	BK	60 ~ 700MHz	±50ppm	3.3V	LVPECL	PLL	7 x 5 x 1.3mm
	BN	60 ~ 200MHz	±50ppm	3.3V	LVDS	Fundamental	7 x 5 x 1.3mm
	BP	60 ~ 700MHz	±50ppm	3.3V	LVDS	PLL	7 x 5 x 1.3mm
	CJ	60 ~ 200MHz	±50ppm	3.3V	LVPECL	Fundamental	5 x 3.2 x 1.2mm
	CN	50 ~ 200MHz	±50ppm	3.3V	LVDS	Fundamental	5 x 3.2 x 1.2mm

TXC温补振荡器TCXO系列 - Basic 什么是温补晶振。来自温度传感器的输出信号用于通过补偿网络产生校正电压。 校正电压施加到VCXO中的变容二极管。 电容变化可以补偿晶体的频率与温度特性.
	Model	Frequency	Stability (-30~85ºC)	Operating Temp	Voltage	Output	Dimensions
	7Q	13 ~ 52MHz	±2ppm	-40~+85ºC	2.4V-3.3V	Clipped Sinewave	3.2 x 2.5 x 1mm
	7L	13 ~ 52MHz	±2ppm	-40~+85ºC	1.8V-3.3V	Clipped Sinewave	2.5 x 2 x 0.8mm
	7Z	26 ~ 52MHz	±2ppm	-40~+85ºC	1.8V-3.3V	Clipped Sinewave	2.0 x 1.6 x 0.8mm
	8P	26 ~ 52MHz	±2ppm	-40~+85ºC	1.8V-3.3V	Clipped Sinewave	1.6 x 1.2 x 0.6mm

TXC温补振荡器TCXO系列 - GPS专用
	Model	Frequency	Stability (-30~85ºC)	Operating Temp	Voltage	Output	Dimensions
	7Q	13 ~ 52MHz	±0.5ppm	-40~+85ºC	2.4V-3.3V	Clipped Sinewave	3.2 x 2.5 x 1mm
	7L	13 ~ 52MHz	±0.5ppm	-40~+85ºC	1.8V-3.3V	Clipped Sinewave	2.5 x 2 x 0.8mm
	7Z	26 ~ 52MHz	±0.5ppm	-40~+85ºC	1.8V-3.3V	Clipped Sinewave	2.0 x 1.6 x 0.8mm
	8P	26 ~ 52MHz	±0.5ppm	-40~+85ºC	1.8V-3.3V	Clipped Sinewave	1.6 x 1.2 x 0.6mm

TXC温补振荡器TCXO系列 - 高精度振荡器
	Model	Frequency	Stability (-40~85ºC)	Voltage	Output	Dimensions
	7N	10 ~ 52MHz	±0.28ppm	2.7V-5.5V	Clipped Sinewave /CMOS	7 x 5 x 2mm
	7P	10 ~ 52MHz	±0.28ppm	2.7V-5.5V	Clipped Sinewave /CMOS	5 x 3.2 x 1.2mm

TXC恒温晶体振荡器OCXO系列 - CMOS
	Model	Frequency	Stability	Voltage	Output	Dimensions
	OC	10 ~ 25MHz	±5ppb (0~70ºC)	5, 12V	CMOS	36 x 27mm
	OB	10 ~ 25MHz	±10ppb (0~75ºC)	3.3, 5V	CMOS	25 x 25mm
	OA	10 ~ 40MHz	±200ppb (-30~70ºC)	3.3, 5V	CMOS	20 x 20mm

希華晶體公司眾所周知的是它是壹家臺灣品牌的晶體頻率元器件制造。關於希華晶體我們知道多壹點的就是SIWARD晶體公司是世界領先的石英晶振與晶體振蕩器的解決方案商之壹。為了滿足全球不斷增長對電信的需求，希華晶體也在做著不同的改變，希華晶體壹直在改進自身的生產技術以及服務質量。臺灣希華晶振公司成立於1988年，對全球的石英晶體，振蕩器以及濾波器的研發，生產與銷售。產品應用於移動通信，平板電腦，GPS定位系統，計算機時鐘等產品。

系列 照片 尺寸 频率范围 STB-2520 2.5 x 2.0 x 0.8 16~52 MHz STB-3225 3.2 x 2.5 x 0.9 8~52 MHz TXO83 5.0 x 3.2 x 1.05 6~45 MHz STO-2520B 2.5 x 2.0 x 0.9 3.2~55 MHz STO-3225B 3.2 x 2.5 x 1.0 2.5~55 MHz STO-5032B 5.0 x 3.2 x 1.05 2.5~55 MHz STO-7050B 7.0 x 5.0 x 1.4 2.5~55 MHz STO-2016A 2.0 x 1.6 x 0.8 16.368~33.6 MHz STO-2520A 2.5 x 2.0 x 0.8 16.368~38.4 MHz STO-3225A 3.2 x 2.5 x 1.0 16.368~27.456 MHz

系列 照片 尺寸 频率范围 STV-2520 2.5 x 2.0 x 0.8 16~52MHz STV-3225 3.2 x 2.5 x 0.9 8~52 MHz VTX83 5.0 x 3.2 x 1.05 6~45 MHz

系列 照片 尺寸 频率范围 SCV-3225 3.2 x 2.5 x 0.9 1.5~54 MHz VCX95 5.0 x 3.2 x 1.1 1.5~61.440 MHz VCX91 7.0 x 5.0 x 1.6 1.5~54 MHz VCX92 7.0 x 5.0 x 1.6 1.5~54 MHz

SIWARD Crystal Company is well known for its manufacture of crystal frequency components under one Taiwan brand. We know that SIWARD Crystal is one of the world's leading quartz oscillator and crystal oscillator solutions. In order to meet the growing global demand for telecommunications, SIWARD Crystal is also making different changes. Sihua Crystal has been improving its production technology and service quality. Taiwan SIWARD CRYSTAL Co., Ltd. was founded in 1988. It develops, produces and sells quartz crystals, oscillators and filters all over the world. Products used in mobile communications, tablet computers, GPS positioning systems, computer clocks and other products.

当前最先进的通信电路,例如：

•μWave频率上变频器

•点对点μWave回程

•卫星调制解调器

•高端网络

•测试和测量设备

都有一个共同点;极低的相位噪声频率参考.从历史上看,为了达到这种水平的相位噪声,振荡器制造商依靠SC-Cut晶振或第5或第7泛音AT-Cut晶体作为参考振荡器解决方案.

前者产生的OCXO体积庞大,功耗过大而且相当昂贵.后者实施起来很复杂,频率提供有限,并且抑制了系统自动校正老化和温度漂移的能力.

解决成本,尺寸,功率,频率稳定性和长期老化校正的综合挑战;Abracon开发了ABLNO系列VCXO晶振,具有出色的相位噪声特性,采用9x14mm封装.

提供50.0MHz和156.25MHz之间的十五个标准频率;这些器件为设计人员提供了全面的参考时序选择.此外,如果系统要求不能使用电压可控振荡器,ABLNO系列可提供固定时钟配置.

图(1)示出了50MHz载波处的典型相位噪声,而图(2)和(3)分别表示100MHz和156.25MHz载波处的典型相位噪声.表(1)总结了在这些载波上配置为VCXO振荡器的ABLNO系列的典型相位噪声性能,而表(2)表示绝对最差情况下的相位噪声特性.

表格1)

典型的相位噪声性能

表(2)

最差情况保证相位噪声性能

ABLNO系列采用经过特殊处理的第3版Overtone,AT-Strip石英晶体设计,采用各种处理技术进行优化,可在温度范围内提供极高的无负载“Q”和频率稳定性.这些晶体和振荡器电路的组合设计具有同类最佳的相位噪声作为主要目标;在载波的12kHz至20MHz的最佳带宽范围内产生了极低的均方根抖动.

表3)

ABLNO系列rms抖动

为了确保出色的相位噪声性能,ABLNO系列不仅满足上述设计的性能参数,而且Abracon还对100％的产品进行了相位噪声和均方根抖动兼容性的室温测试.

如前所述,Abracon已经制定了专有的Quartz-Blank处理技术,以显着降低这些器件的频率与温度误差.通常,相对于25ºC下的测量频率,ABLNO系列器件的误差小于±12ppm(最大值为±18ppm).在-40ºC至+85ºC的工作温度范围内可确保稳定性,如下图(4)所示.

此外,这些器件在10年的产品寿命期间保证比±7ppm的老化更好.为了在此期间实现频率校正能力,VCXO配置中保证了±28ppm的最小频率牵引能力,见图(5).

当需要标准XO(晶体振荡器)或VCXO(压控晶体振荡器)无法达到的温度稳定性时,TCXO是必需的.

温度稳定性是振荡器频率随温度变化的量度,并且以两种方式定义.一种常见的方法是使用“加/减”规格(例如：±0.28ppm对比工作温度范围,参考25°C-温度范围通常为-40至85°C或-20至70°C).该规范告诉我们,如果我们将25°C的频率设为标称频率,则器件频率将偏离或低于该标称频率不超过0.28ppm.这与指定温度稳定性的第二种方式不同,即使用峰峰值或仅使用没有参考点的正/负值.在第二种情况下,我们不能说我们知道频率会高于或低于频率将会发生多大变化-只是我们知道总的范围是多少.通常,使用来自定义的参考点的正负值来指定设备.

TCXO晶振对工程师非常有用,因为它们可以在比电路板上具有相同功耗和占用空间的标准VCXO更好的温度稳定性的10倍到40倍之间使用.TCXO弥合了标准XO或VCXO与OCXO之间的差距,这些差距更高,需要更多功率才能运行.推动技术的目标是降低功耗,当然还要降低成本,因此TCXO为功耗和成本敏感的应用提供了良好的中端解决方案.

Figure1.TheTemperatureStabilityrangesofvariousoscillatortypes

图1是不同振荡器类型的典型温度稳定性的示意图,范围从标准VCXO的50ppm到高性能OCXO的0.2ppb.轴反转使得曲线在增加温度稳定性的方向上增长.TCXO稳定性范围涵盖VCXO和OCXO之间的中间位置(在某些情况下,重叠某些OCXO性能).

TCXO晶振温度稳定性水平(从5ppm到50ppb)通常是必要的,因为振荡器将独立工作,无论是在没有外部频率参考的系统中的自由运行模式,还是作为固定频率参考TCXO在开环中工作的合成器,用于驱动DDS(直接数字合成),而DDS而不是TCXO被“锁定”到外部参考.

后一种情况(TCXO是开环,频率在DDS设置)正变得越来越普遍,因为设计人员发现使用DDS解决方案可以通过使用数模转换器控制TCXO来实现更好的频率分辨率.由于转向是在DDS而不是振荡器中完成的,因此设计人员需要能够对固定基准的频率如何随温度变化做出某些假设,以便他们可以相应地规划锁相环的设计.由于灵活性,它们允许TCXO用于许多频率控制应用,但一个重要领域是小型蜂窝基站(毫微微,微型和微微),通常它们被用作定时分配芯片的固定频率源. 

TCXO温度补偿晶振如何运作

在非常基本的术语中,TCXO通过采用温度补偿网络来操作,该网络感测环境温度并将晶体拉至其标称值.基本振荡器电路和输出级与VCXO中的预期相同.

图2是简化的TCXO功能框图.

图2.TCXO功能块

这个想法是补偿网络驱动牵引网络,然后调整振荡器的频率.

图3是发生了什么的概述-未补偿的晶振频率响应温度(红色)就像一个三阶多项式曲线(如果你采用振荡器非线性效果,更像是第五个),所以目标是补偿网络是为了抵消温度对晶体的影响而产生的电压是有效的关于晶体曲线温度轴的镜像.补偿电压显示为蓝色,得到的频率/温度曲线以绿色显示.

图3.温度补偿

实现这一目标的方法随着时间而改变.使用的第一种方法之一是直接补偿技术,其中使用热敏电阻,电容器和电阻器网络来直接控制振荡器的频率.温度的变化导致热敏电阻(图4中的RT1和RT2)发生变化,这会导致网络的等效串联电容发生变化-这反过来会改变晶体上的电容负载,从而导致频率的变化.振荡器.

图4.直接补偿

在随后的开发中(图5中所示的间接补偿),热敏电阻(RT1至RT3)和电阻(R1至R3)的网络用于产生与温度相关的电压.对网络的输出电压进行滤波,然后用于驱动变容二极管,该变容二极管改变晶振上的负载,再次导致频率变化.

图5间接补偿

目前的方法将补偿网络和拉网络集成到一个集成电路中(如图6所示),补偿网络的作用由一组运算放大器组成,这些运算放大器在一起产生温度上的3阶或5阶函数.与间接补偿方法一样,该电压用于驱动变容二极管,这反过来又改变了振荡器的输出频率.由于晶体特性的变化意味着没有“一刀切”的功能,因此在TCXO的温度测试期间得出了解决方案.两个电容器阵列用于将室温下的频率调节到标称值,然后在测试期间获得温度补偿功能所需的设置并存储在片上存储器中.

图6综合补偿

最后一种方法通常被称为“数字控制模拟补偿”,并且在小型TCXO设计中常见,因为可以在单个ASIC中提供大量功能.

诸如晶体振荡器之类的信号源在输出频率附近产生一小部分不希望的能量（相位噪声）。 随着通信和雷达等系统性能的提高，它们采用的晶体振荡器的频谱纯度越来越重要。

在频域中测量相位噪声，并且表示为在与期望信号的给定偏移处的1Hz带宽中测量的信号功率与噪声功率的比率。在所需信号的各种偏移处的响应图通常由对应于振荡器中的三个主要噪声产生机制的三个不同斜率组成，如图1所示。相对靠近载波（区域A）的噪声称为闪烁FM噪声;其大小主要取决于晶体的质量。 最佳近距离噪声结果是在4-6 MHz范围内使用5次泛音AT切割晶体或第3次泛音SC切割晶体获得的。虽然平均效果不是很好，但使用10 MHz区域中的3个泛音晶体也可以获得出色的近距离噪声性能，尤其是双旋转型（参见第41页，有关双旋转SC和IT切割晶体的讨论）。较高频率的晶体由于其较低的Q值和较宽的带宽而导致较高的近距噪声。

图1中B区的噪声称为“1 / F”噪声，是由半导体活动引起的。采用低噪声“L2”晶体振荡器的设计技术将其限制在非常低的，通常无关紧要的值。

图1的区域C称为白噪声或宽带噪声。 “L2”晶体振荡器中的特殊低噪声电路相对于标准设计提供了显着的改进（15-20 dB）。

当采用倍频从较低频率的石英晶体获得所需的输出频率时，输出信号的相位噪声增加20 log（倍增因子）。这导致整个电路板上的噪声降低大约为6 dB，用于倍频，10 dB用于频率三倍，20 dB用于十倍乘法。

如图2所示，对于不采用倍频的振荡器，本底噪声几乎与晶体频率无关。因此，对于低噪声地板应用，通常应使用满足长期稳定性要求的最高频率晶体。然而，当较高频率的应用特别需要最小的近端相位噪声时，较低频率的晶体通常可以成倍增加。这是因为近距离相位噪声比使用更高频率晶体获得的噪声性能更不成比例地好。

请注意，与固定频率非补偿晶体振荡器相比，TCXO和VCXO产品中常用的变容二极管和中等Q晶体的引入导致较差的近距离噪声性能。

相位噪声测试

相位噪声测试通过确定在指定输出频率下由振荡器传递的所需能量与在相邻频率传递的不需要的能量的比率来表征振荡器的输出频谱纯度。 该比率通常表示为在来自载波的各种偏移频率下执行的一系列功率测量。功率测量被标准化为1Hz带宽并且相对于载波功率电平表示。 这是NIST技术说明1337中描述的标准相位波动测量，称为l（f）。

图3示出了由NIST建议并由Vectron晶振用于测量l（f）的方法的框图。来自两个相同标称频率的振荡器的信号被施加到混频器输入。除非振荡器具有出色的稳定性，否则一个振荡器必须具有用于锁相的电子调谐。非常窄的频带锁相环（PLL）用于在这两个源之间保持90度的相位差。混频器操作使得当输入信号异相90度（正交）时，混频器的输出是与两个振荡器之间的相位差成比例的小波动电压。通过在频谱分析仪上检查该误差信号的频谱，可以测量这对振荡器的相位噪声性能。如果一个振荡器的噪声占主导地位，则直接测量其相位噪声。当两个测试振荡器电气相似时，有用且实用的近似是每个振荡器贡献测量噪声功率的一半。当三个或更多个振荡器可用于测试时，可以通过求解表示从振荡器对的置换测量的数据的联立方程来精确地计算每个振荡器的相位噪声。

图4显示了实际的l（f）测量系统。 使用该系统测量相位噪声的步骤如下：

1.频谱分析仪屏幕的校准。

2.Phase锁定振荡器并建立正交。

3.记录频谱分析仪读数并将读数标准化为每个振荡器的dBc / Hz SSB。

这些步骤详述如下。

第一步 - 校准

为避免混频器饱和，一个振荡器的信号电平会被10 dB衰减（衰减器“A”）永久衰减。在校准期间，此振荡器的电平额外衰减80 dB（衰减“B”），以改善频谱分析仪的动态范围。振荡器在频率上是机械偏移的，并且所得到的低频差拍信号的幅度表示-80dB的水平;它是所有后续测量的参考。使用扫频分析仪时，此电平调整到频谱分析仪屏幕的顶行。使用数字（FFT）频谱分析仪时，仪器经过校准，可读取相对于此电平的RMS VOLTS /√Hz。当完全电平恢复到混频器并且振荡器被锁相时，将相对于-80dB电平测量相位噪声。

第二步 - 锁相

通过将振荡器机械地调节到相同的频率，振荡器被锁相到正交。当混频器输出为0 Vdc时，指示两个振荡器之间所需的90度相位差。临时连接到频谱分析仪的示波器或零中心电压表是监测正交进度的便捷方式。 PLL的工作带宽必须远低于感兴趣的最低偏移频率，因为PLL部分地抑制了其带宽中的相位噪声。广泛使用的建立适当环路带宽的经验方法是通过衰减器“C”逐步衰减电压控制反馈。通过在推进衰减器“C”的同时比较感兴趣的最低偏移频率处的连续噪声测量，可以找到操作点，其中测量的相位噪声不受衰减器设置的变化的影响。此时，环路带宽不是测量的相位噪声的因子。

第三步 - 读物

读数是根据先前在步骤1中建立的-80dB校准水平进行的。如果频谱分析仪配备齐全以避免测量变化，则使用平滑或平均。 扫描频谱分析仪读数通常需要进行以下每项校正，而以RMS /√Hz显示的数字分析仪读数不需要前两次校正。有关分析仪噪声响应的校正，应参考分析仪手册。

美国瑞斯克晶振公司自1958年成立以来一直提供频率元器件产品,包括石英晶体谐振器,以及石英晶体振荡器,时钟振荡器等产品.瑞斯克晶振公司有两个运营专门负责频率控制元器件的部门.多年来CRYSTEK CORPORATION致力于石英晶体谐振器的开发以及频率元器件的制造与生产.

CRYSTEK CLOCK OSCILLATORS瑞斯克时钟晶体振荡器型号表.

产品图	型号	频率 （MHz）	封装	电压 （VDC）	产量	稳定性 ppm（°C）	相位噪声 （dBc / Hz）	规格
	cuso33	1.544  ~ 160.000	3.2 x 5.0 mm  SMD	3.30	HCMOS	±25至±100 （0到70） ±25至±100 （-20到70） ±25至±100 （-40到85）
	CUSO32	1.544  ~ 160.000	3.2 x 5.0 mm  SMD	5.00	HCMOS	±25至±100 （0到70） ±25至±100 （-20到70） ±25至±100 （-40到85）
	C18	1.544  ~ 110.000	5.0 x 7.0 mm  SMD	1.80	LVCMOS	±20至±100 （0到70） ±25至±100 （-20到70） ±25至±100 （-40到85）
	C25	1.544  ~ 70.000	5.0 x 7.0 mm  SMD	2.50	LVCMOS	±20至±100 （-10到70） ±25至±100 （-40到85）
	C32	1.544  ~ 100.000	5.0 x 7.0 mm  SMD	5.00	HCMOS	±20至±100 （0到70） ±20至±100 （-20到70） ±25至±100 （-40到85）
	C33	1.544  ~ 156.250	5.0 x 7.0 mm  SMD	3.30	HCMOS	±20至±100 （0到70） ±20至±100 （-20到70） ±25至±100 （-40到85）
	CCLD-023	77.760  ~ 161.000	5.0 x 7.0 mm  SMD	2.50	LVDS	±20至±100 （0到70） ±20至±100 （-20到70） ±25至±100 （-40到85）
	CCLD-024	162.000  ~ 250.000	5.0 x 7.0 mm  SMD	2.50	LVDS	±20至±100 （0到70） ±20至±100 （-20到70） ±25至±100 （-40到85）
	CCPD-023	77.760  ~ 161.000	5.0 x 7.0 mm  SMD	2.50	LVPECL	±20至±100 （0到70） ±20至±100 （-20到70） ±25至±100 （-40到85）
	CCPD-024	162.000  ~ 250.000	5.0 x 7.0 mm  SMD	2.50	LVPECL	±20至±100 （0到70） ±20至±100 （-20到70） ±25至±100 （-40到85）
	CCLD-033	77.760  ~ 161.000	5.0 x 7.0 mm  SMD	3.30	LVDS	±25至±100 （0到70） ±20至±100 （-20到70） ±25至±100 （-40到85）
	CCLD-034	162.000  ~ 250.000	5.0 x 7.0 mm  SMD	3.30	LVDS	±20至±100 （0到70） ±20至±100 （-20到70） ±25至±100 （-40到85）
	CCPD-033	77.760  ~ 161.1328	5.0 x 7.0 mm  SMD	3.30	LVPECL	±20至±100 （0到70） ±20至±100 （-20到70） ±25至±100 （-40到85）
	CCPD-034	162.000  ~ 250.000	5.0 x 7.0 mm  SMD	3.30	LVPECL	±20至±100 （0到70） ±20至±100 （-20到70） ±25至±100 （-40到85）
	CCS575S 超低相位噪声	315.000  ~ 1000.000	5.0 x 7.5 mm  SMD	3.30	SINEWAVE	±150 （-20到70）	-113 TYP @ 1 千赫 -137 TYP @ 10 千赫 -151 TYP @ 100 千赫 -160 TYP @ 1 兆赫 -160 TYP @ 10 兆赫
新	CCHD-575 超低相位噪声	12.000  ~ 125.000	5.0 x 7.5 mm  SMD	3.30	HCMOS	±20至±50 （0到70） ±25至±50 （-20到70） ±25至±50 （-40到85）	-168 TYP @ 地板 -165 MAX @ 地板
新	CCPD-575 超低相位噪声	50.000  ~ 156.250	5.0 x 7.5 mm  SMD	3.30	LVPECL	±20 （-40到85） ±25 （-40到85） ±50 （-40到85）	-162 TYP @ 地板
	CCPD-920	50.000  ~ 150.000	9.0 x 14.0 mm  SMD	3.30	LVPECL	±20至±50 （0到70） ±25至±50 （-40到85）	-65 TYP @ 10 赫兹 -98 TYP @ 100 赫兹 -125 TYP @ 1 千赫 -140 TYP @ 10 千赫 -145 TYP @ 100 千赫 -145 TYP @ 100 兆赫
	CCPD-940	151.000  ~ 212.500	9.0 x 14.0 mm  SMD	3.30	LVPECL	±20至±100 （0到70） ±20至±100 （-40到85）	-80 MAX @ 100 赫兹 -108 MAX @ 1 千赫 -132 MAX @ 10 千赫 -140 MAX @ 100 千赫
新	CCSS-945 超低相位噪声	10.000  ~ 125.000	9.0 x 14.0 mm  SMD	5.00	SINEWAVE	±20至±100 （0到70） ±20至±100 （-20到70） ±25至±100 （-40到85）	在100 MHz： -85 TYP @ 10 赫兹 -120 TYP @ 100 赫兹 -145 TYP @ 1 千赫 -162 TYP @ 10 千赫 -170 TYP @ 100 千赫 -170 TYP @ 1 兆赫
	CCHD-950 超低相位噪声	45.000  ~ 130.000	9.0 x 14.0 mm  SMD	3.30	HCMOS	±20至±50 （0到70） ±25至±50 （-20到70） ±25至±50 （-40到85）	-165 TYP @ 地板 -160 MAX @ 地板
新	CCHD-957 超低相位噪声	10.000  ~ 50.000	9.0 x 14.0 mm  SMD	3.30	HCMOS	±20至±50 （0到70） ±25至±50 （-20到70） ±25至±50 （-40到85）	-100 TYP @ 10 赫兹 -95 MAX @ 10 赫兹 -169 TYP @ 地板 -165 MAX @ 地板
	CCO-983	50.000  ~ 500.000	9.0 x 14.0 mm  SMD	3.30  5.00	SINEWAVE	±25 （0到70） ±50 （-40到85）	在311.040 MHz： -50 TYP @ 10 赫兹 -80 TYP @ 100 赫兹 -110 TYP @ 1 千赫 -135 TYP @ 10 千赫 -145 TYP @ 100 千赫
	CCO-083	10.000  ~ 200.000	14针浸入式 通孔	3.30  5.00	SINEWAVE	±25 （0到70） ±50 （-40到85）	-80 TYP @ 100 赫兹 -112 TYP @ 1 千赫 -140 TYP @ 10 千赫 -150 TYP @ 100 千赫
	CCO-985	50.000  ~ 500.000	9.0 x 14.0 mm  SMD	3.30  5.00	SINEWAVE	±25 （0到70） ±50 （-40到85）	在311.040 MHz： -50 TYP @ 10 赫兹 -80 TYP @ 100 赫兹 -110 TYP @ 1 千赫 -135 TYP @ 10 千赫 -145 TYP @ 100 千赫
	CCO-085	10.000  ~ 200.000	14针浸入式 通孔	3.30  5.00	SINEWAVE	±25 （0到70） ±50 （-40到85）	-80 TYP @ 100 赫兹 -112 TYP @ 1 千赫 -140 TYP @ 10 千赫 -150 TYP @ 100 千赫
	CCSO-914X-245.760 超低相位噪声	245.760	9.0 x 14.0 mm  SMD	5.00	SINEWAVE	±200 （-40到85）	在245.760 MHz： -120 TYP @ 1 千赫 -150 TYP @ 10 千赫 -160 TYP @ 100 千赫 -165 TYP @ 1 兆赫 -170 TYP @ 10 兆赫
	CCSO-914X3-1000 超低相位噪声	1000.000	9.0 x 14.0 mm  SMD	3.30	SINEWAVE	±200 （-40到85）	在1 GHz： -112 TYP @ 1 千赫 -142 TYP @ 10 千赫 -155 TYP @ 100 千赫 -167 TYP @ 1 兆赫 -168 TYP @ 10 兆赫
	CCSO-914X-1000 超低相位噪声	1000.000	9.0 x 14.0 mm  SMD	5.00	SINEWAVE	±200 （-40到85）	在1 GHz： -110 TYP @ 1 千赫 -138 TYP @ 10 千赫 -150 TYP @ 100 千赫 -160 TYP @ 1 兆赫 -170 TYP @ 10 兆赫
	CCSO-914X 超低相位噪声	245.760  ~ 1000.000	9.0 x 14.0 mm  SMD	3.30  5.00	SINEWAVE	（0到70） （-40到85）	在1 GHz： -110 TYP @ 1 千赫 -138 TYP @ 10 千赫 -150 TYP @ 100 千赫 -160 TYP @ 1 兆赫 -170 TYP @ 10 兆赫
	CCO-014 生命尽头	1.544  ~ 156.250	14针浸入式 通孔	5.00	HCMOS	±20至±100 （0到70） ±20至±100 （-20到70） ±25至±100 （-40到85）
	CCO-014 S生命尽头	1.544  ~ 156.250	8针浸入式 通孔	5.00	HCMOS	±20至±100 （0到70） ±20至±100 （-20到70） ±25至±100 （-40到85）
	CCO-030 生命尽头	1.544  ~ 156.250	14针浸入式 通孔	3.30	HCMOS	±20至±100 （0到70） ±20至±100 （-20到70） ±25至±100 （-40到85）
	CCO-030S 生命尽头	1.544  ~ 156.250	8针浸入式 通孔	3.30	HCMOS	±20至±100 （0到70） ±20至±100 （-20到70） ±25至±100 （-40到85）
	CPLL-018 生命尽头被 C33取代	1.544  ~ 200.000	5.0 x 7.0 mm  SMD	3.30	HCMOS	±25至±100 （0到70） ±25至±100 （-20到70） ±25至±100 （-40到85）
	CS33生命尽头	1.544  ~ 156.250	5.0 x 7.0 mm  SMD	3.30	HCMOS	±20至±100 （0到70） ±25至±100 （-20到70） ±25至±100 （-40到85）
	CSO-016T 生命尽头 被C32取代	1.544  ~ 100.000	5.0 x 7.0 mm  SMD	5.00	HCMOS	±25至±100 （0到70） ±25至±100 （-20到70） ±25至±100 （-40到85）
	CSO-018T 生命尽头 被C33取代	1.544  ~ 125.000	5.0 x 7.0 mm  SMD	3.30	HCMOS	±25至±100 （0到70） ±25至±100 （-20到70） ±25至±100 （-40到85）
	CCPD-922 超低相位噪声	40.000  ~ 125.000	9.0 x 14.0 mm  SMD	3.30	LVPECL	（-40到85） （-45至90）	在100 MHz： -85 TYP @ 10 赫兹 -115 TYP @ 100 赫兹 -145 TYP @ 1 千赫 -155 TYP @ 10 千赫 -160 TYP @ 100 千赫 -162 TYP @ 1 兆赫 -162 TYP @ 10 兆赫
	CCPD-912 生命尽头	77.760  ~ 161.1328	9.0 x 14.0 mm  SMD	3.30	LVPECL	±20至±100 （0到70） ±25至±100 （-20到70） ±25至±100 （-40到85）

CRYSTEKMICROWAVE为微波行业开发频率控制件产品和技术支持产品.包括PLL(锁相环)合成器,RedBoxVCO,RF同轴电缆组件,RF电缆连接器,BulkRF同轴电缆,RF功率检测器,滤波器,衰减器,DC模块,无源倍增器,RFPRO(袖珍参考振荡器),基于SAW的时钟振荡器和VCSO.