晶振,全称为晶体振荡器,是一种利用晶体谐振原理来产生稳定振荡频率的电子元件。它在电子设备中扮演着至关重要的角色,为数字和模拟电路提供准确的时间基准和频率参考。晶振的精度通常是通过一系列参数来衡量的,其中最重要的参数包括频率温度特性、频率老化特性、相位噪声和频偏。
频率温度特性
频率温度特性是指晶体振荡器频率随温度变化的能力。由于晶体的物理特性会随着温度的变化而变化,因此晶振的频率也会受到影响。高品质的晶振在温度变化时,其频率稳定性会更好。
频率老化特性
频率老化特性是指晶体振荡器在长时间运行后,其频率是否会发生变化。高品质的晶振应该具有很低的老化率,保证其在长时间使用过程中的频率稳定性。
相位噪声
相位噪声是指晶体振荡器输出信号的相位随时间的随机波动。相位噪声会影响信号的质量和稳定性,因此是衡量晶振精度的重要指标之一。
在晶振的各项电气参数中,若要根据重要程度排位的话,位于首位的则是它的PPM值,即频率精度。PPM值越小表明这颗晶振精度越高,时钟芯片反应越佳。因此,晶振的精度要看参数PPM的大小。
那么,在晶振实际工作中,它的PPM值该如何计算呢?
例如,一只标称值10MHz、误差±20ppm、温度范围-20℃~+70℃的晶振,它的含义是在-20℃~+70℃温度范围内,这只晶振的频率误差范围是:±(10MHz × 20ppm)=±200Hz。也就是晶振的频率将在9.999800MHz至10.000200MHz之间。
再以SMD2520 16MHz ±10ppm为例:
16MHz=16000000Hz
±10ppm:晶振频率误差范围为:±(16MHz* 10ppm)=±160Hz,即:晶振输出频率精度应该处于15.999840MHz至16.000160MHz之间。
假如频率计数器实测输出频率为15.999223MHz,晶振的实际输出频率偏负向了,显然已经偏出±10ppm。用公式反推得出数据约为:-48ppm。这时可以得出结论,晶振已严重超差,足够可以引发芯片无法捕捉频率信号并导致蓝牙出现上述各种不良。