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有源晶振替换无源晶振,成本高出60%

返回列表 来源:广瑞泰电子 浏览:- 发布日期:2015-01-09 11:33:00【


       众所皆知,无源晶振的价格通常比有源晶振的成本低得多,追其所在只因有源晶振无需外部电路借助起振,其内部集成石英晶体、晶体管、电阻电容等元件,只需要外加适当电源就能正常工作。而无源晶振自身无法震荡,需要借助外部电路起振,有人分析说,当有源晶振取代无源晶振在电路中使用,成本将会提高60%。如下表格所示

晶振电路元件价格(RMB)晶振总价
有源晶振电路
有源晶振
4元4.0
无源晶振电路无源晶振0.81.4
无缘冲反相器0.5
电容,电阻0.1

      尽管成本会高出60%左右,但有源晶振依然是工程师们的宠儿,无源晶振相对有源晶振来说,其缺点就是信号质量较差,通常需要精确匹配外围电路,如同我们以上表格中所说到的电容,电阻,电感等元器件。晶振频率调整时外部配置的电路也需要做相应的调整。有源晶振精度较高,抖动较低,低消耗,尽管价格会高出无源晶振电路,但有源晶振的精度往往能高出无源晶振,比如无源晶振高精度为5ppm,而有源晶振的精度则可以达到0.1ppm。精度越高,频率稳定性也更好。
     有源晶振在稳定性上要胜过无源晶振,但也有自身小小的缺陷,有源晶振的信号电平是固定,所以需要选择好合适输出电平,灵活性较差。
     无源晶体是有两个引脚的无极性元件,如图1(a)。正常工作时,需要借助外部电路产生振荡信号,自身并不需要单独外加电源。



图1晶体和晶振


而有源晶振一般有四个引脚,如图1(b),其内部集成石英晶振、晶体管、电阻电容等元件。晶振是一个完整的振荡器,只需要外加适当电源就能正常工作,无需其他外加

1.晶体变晶振

采用晶体外加无缓冲反相器等元件组成晶振电路,原理及元件如图2.



图2无缓冲反相器和晶体组成的晶振电路


电路中电阻和电容的选择取决于反向器增益、频率稳定性、功耗、晶体特性和启动时间等,推荐参数如表2.



表2参数选择


U1:增加U1B主要是为了增大输出能力。无缓冲反相器的型号可以选择NXP、ON、TI等厂家的双反相器芯片。

RF:反向器的反馈电阻,它将反向器偏置在线性区域内。选择的RF值需要足够大,以便反向器的输入阻抗可以与晶体匹配。通常情况下,选择的值在1MΩ与10MΩ之间。

RS:将反向器的输出与晶体隔离开来,防止寄生高频振荡,以便获得良好的波形。通过选择大约等于容抗的值(RS≈XC2)可以获得可以接受的结果。

C1、C2:选择C1和C2的值时,要使C1和C2的并联值等于晶体数据表中指定的建议负载电容(CL)。另外,电容的选择还关系到晶振的启动时间、相移、谐振频率等。

2.参数测试

测试电路时,我们选用了三种不同频率的晶体(见表3)和三个厂家的无缓冲反相器进行组合测试,测试结果见表4.
 



表3晶体参数

表4多种电路的测试统计


频率:由晶振的调整频差(25℃±2℃)可以知道,晶体频率在其容忍频率范围内变动是允许的。表4中的测试频率均在允许范围内,并且变动范围较小。

占空比:数字系统对占空比要求并不严格,如果用在精确占空比的场合,用户需要对该参数进行筛选和测试。

启动时间:使用示波器的电平触发功能,测量从系统上电到输出稳定波形的时间。

高低温测试:根据晶体的工作温度,分别测试和记录了电路在85℃、70℃、50℃、25℃、0℃、-20℃、-40℃下的输出频率、占空比等参数,晶振均能顺利启振并参数正常。由于数据较多,篇幅有限,这里就不再列举。



    而无论是无源晶振,还是有源晶振,都有自身的优点和缺点所在,若考虑产品成本,建议可以选择无源晶振电路;若考虑产品性能,建议选择有源晶振电路,省时方便也能保证产品性能。瑞泰电子为迎合广大市场需求,列举出市场受欢迎的进口晶振品牌。

日本
1爱普生晶振。该公司成立于19425月,总部位于日本长野县诹访市,是数码映像领域的全球多企业。分别在中国,马来西亚,印尼,欧美等地有加工生产地
2
,西铁城晶振。在1930年正式成立。一直以来,西铁城都以为市民所喜爱,为市民作贡献作为企业理念。在中国广西梧州有加工生产基地
3
,精工晶振。海外办事处有日本,香港,深圳,上海,台湾,韩国,德国,美国。
4
,日本大真空晶振。成立于1959年,至今已长达55年的历史了,被号称为全球多的晶振制造商之一。在泰国,中国,日本,天津,印度尼西亚分别拥有自己的加工生产地
5
,日本村田制造所。该公司于194410月创业,195012月正式改名为株式会社村田制作所,创业者是村田昭。在日本,中国,苏州,无锡分别拥有自己的加工生产地
6
日本NDK晶振。公司成立于1948年,是世界第二大石英晶体元器件生产企业。NDK在日本建有多个工厂,海外则在中国、马来西亚、美国分别建立了工厂。其销售网点也遍布世界各地。
7
,日本京瓷晶振。其前身乃是1959年在日本京都成立的京都陶瓷株式会社。
台产
1台湾鸿星晶振,公司1979年在杭州成立,主要生产电阻器,电容器。公元1991年在台湾投入石英晶体的研发制造,1991年在中国大陆拓展生产基地。
2,台湾晶技(TXC晶振)。公司成立于198312月,致力于插件和贴片晶振的研发,设计,生产和销售。总公司位于台北市,分别在平镇,宁波,重庆拥有自己的加工厂。

3,台湾希华。成立于1988年,专精于石英频率控制元件之研发、设计、生产与销售。以及石英晶体、晶体振荡器、晶体滤波器、温度补偿型及电压控制型产品等。总公司位于台中,全球据点有马来西亚,日本,江苏无锡,深圳。

4,台湾嘉硕。成立于1997年,主要技术团来自摩托罗拉电子通讯零件事业部。
5
,台湾泰艺,成立于民国89年,是一家生产石英频率控制元件制造厂商,总部位于台湾,在美国和中国大陆均有生产基地。
6
,台湾加高。成立于1976年,是一家制造石英晶体频率元器件的厂商。


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