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差分晶振的輸出波形解析：三種類型要知道

時間:2023-11-09 16:07:31來源:揚興科技 作者:揚興科技 點擊:次
對于晶振輸出波形，相信有人可能會認為只有兩種波形，即無源晶振輸出波形是正弦波，有源晶振輸出波形是方波，一小部分是正弦波。由于有源晶振中增加了整形電路，輸出為方波，很少使用正弦波。一般采用方波輸出(大部分時候在示波器上看到的是波形很差的正弦波，這是由于示波器的帶寬不夠。

目前差分晶振輸出波形主要分為正弦波、方波、準正弦波三類。常用的差分晶振輸出都是方波，輸出功率高，驅(qū)動能力強，但諧波成分多。

 

兩種輸出模式是差分晶振的輸出邏輯，相位正好相反，可以組成更高性能的系統(tǒng)，同時消除共模噪聲。輸出如PECL、LVDS、HCSL能滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊螅瑧?yīng)用于高速計算機、數(shù)字通信系統(tǒng)、雷達、測量儀器、頻率合成器等。

 

第一類：正弦波

對于晶振輸出波形，相信有人可能會認為只有兩種波形，即無源晶振輸出波形是正弦波，有源晶振輸出波形是方波，一小部分是正弦波。由于有源晶振中增加了整形電路，輸出為方波，很少使用正弦波。一般采用方波輸出(大部分時候在示波器上看到的是波形很差的正弦波，這是由于示波器的帶寬不夠。

例如：有源晶振20MHz，如果用40MHz或60MHz的示波器測量，顯示的是正弦波。這是因為方波的傅里葉分解是基頻和奇次諧波的疊加。如果帶寬不夠，就只剩下基頻20MHz和60MHz的諧波，所以顯示正弦波。方波的完美再現(xiàn)至少需要10倍的帶寬，5倍的帶寬只能算勉強，所以需要至少100M的示波器。

 

第二類：方波

方波主要用于數(shù)字通信系統(tǒng)的時鐘，用來驅(qū)動純計數(shù)電路或門電路。方波主要有輸出電平、占空比、上升/下降時間、驅(qū)動能力等幾個指標要求。正弦波主要用于對EMI和頻率干擾有特殊要求的電路，這類電路要求輸出的高次諧波分量很小；后面模擬電路選擇正弦波也是不錯的選擇。通常需要提供諧波、噪聲、輸出功率等指標。方波輸出功率大，驅(qū)動能力強，但諧波成分豐富；正弦波的輸出功率不如方波，但其諧波分量要小得多。有源晶振的頻率輸出必須有一定的波形作為輸出載波，波形的輸出必須伴隨一定的負載值。在實際使用中，波形負載也是晶振的一個非常重要的參數(shù)指標。選擇不當可能導(dǎo)致晶振或其他模塊運行異常，功能失效，損壞模塊甚至整機。

 

第三類：準正弦波

準正弦波也分幾種，從幾乎和方波一樣的方波到更接近正弦波的圓角梯形波。PECL是高速領(lǐng)域中非常重要的邏輯電路。具有電路速度快、驅(qū)動能力低、噪聲低、頻率高的優(yōu)點。但是功耗高，不同級別驅(qū)動不了。如果使用低壓3.3V/2.5V電源，則稱為LVPECL，即低壓PECL。LVDS可以用高速、低噪音、長距離、準確傳輸來解決這些問題。LVDS的最高輸出頻率為2.1GHz，電壓為1.83.3VHCSL具有最小的輸出抖動和較高的功耗。

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