50ppb晶振,高精度恒温控制晶振

晶振简介（OCXO恒温、 MCXO数补、VCXO压控、VCTCXO、VCOCXO）各种晶振简介1. 普通晶振Packaged Crystal Oscillator（PXO）：是⼀种没有采取温度补偿措施的晶体振荡器，在整个温度范围内，晶振的频率稳定度取决于其内部所⽤晶体的性能，频率稳定度在10-5量级，⼀般⽤于普通场所作为本振源或中间信号，是晶振中最廉价的产品。

2. 温补晶振Temperature Compensated Crystal Oscillator（TCXO）：是在晶振内部采取了对晶体频率温度特性进⾏补偿，以达到在宽温温度范围内满⾜稳定度要求的晶体振荡器。

⼀般模拟式温补晶振采⽤热敏补偿⽹络。

补偿后频率稳定度在10-7~10-6量级，由于其良好的开机特性、优越的性能价格⽐及功耗低、体积⼩、环境适应性较强等多⽅⾯优点，因⽽获⾏了⼴泛应⽤。

3. 压控晶振Voltage Controlled Crystal Oscillator（VCXO）：是⼀种可通过调整外加电压使晶振输出频率随之改变的晶体振荡器，主要⽤于锁相环路或频率微调。

压控晶振的频率控制范围及线性度主要取决于电路所⽤变容⼆极管及晶体参数两者的组合 4. 恒温晶振Oven Controlled Crystal Oscillator（OCXO）：采⽤精密控温，使电路元件及晶体⼯作在晶体的零温度系数点的温度上。

中精度产品频率稳定度为10-7~10-8，⾼精度产品频率稳定度在10-9量级以上。

主要⽤作频率源或标准信号 5. 电压控制－温补晶体振荡器（VCTCXO）温度补偿晶体振荡器和电压控制晶体振荡器结合。

6. 电压控制－恒温晶体振荡器（VCOCXO）恒温晶体振荡器和电压控制晶体振荡器结合。

晶振的应⽤：晶体振荡器被⼴泛应⽤到军、民⽤通信电台，微波通信设备，程控电话交换机，⽆线电综合测试仪，BP机、移动电话发射台，⾼档频率计数器、GPS、卫星通信、遥控移动设备等。

• 92•描述了一种新型恒温晶振（OCXO）的设计方案，在恒温晶振（OCXO）研究基础上，通过对控温电路的优化设计，并采用热敏网络补偿技术，以恒温控制为主，温度补偿为辅，先进行恒温控制，再进行温度补偿。

两者相互结合取得优良的温频特性。

新型恒温晶振的工作电压仅为5V。

其温度-频率特性及相位噪声分别达到≤±1ppb（-40～+70℃）和≤-158dBc/Hz@1kHz的指标。

稳态功耗仅为1.2W，体积为36*27*12.7mm。

引言：石英晶体振荡器是无线电设备的核心部件，是通信、广播、雷达、电子对抗、遥控遥测及许多测量仪器必不可少的部件，其中恒温晶体振荡器（OCXO ）是一种频率稳定性最好的高精密晶体振荡器（蒋松涛，一种小型超低相噪恒温晶振的设计：压电与声光，2015）。

大量应用于高端通讯设备中。

目前温频特性要达到10-9～10-11数量级普遍采用双层恒温技术。

存在预热时间长，体积大，功耗高等缺点（赵声衡，晶体振荡器：科学出版社，2008）。

本文描述了一种恒温控制为主，温度补偿为辅，两者相结合的新型OCXO 设计方案。

并成功研制了体积为36×27×12.7（mm ），温度稳定度优于±1×10-9的小体积低功耗恒温晶振。

1 晶体谐振器温频特性晶体谐振器是一种基于压电效应实现的机械振动系统。

其晶片切型有很多种，包括AT 切、SC 切、BT 切等。

其中比较常用、生产较成熟的是AT 切和SC 切。

SC 切谐振器的显著特点是其频率与温度之间有近似的三次函数关系，因而它具有零温度系数点（John R.Vig Quartz Crystal Resonators and Oscillators For Frequency Control and Timing Applications:U.S.Army Communications-Electronics Command,2001）。

单片机晶振PPM小参数，大作用来了解下大家都知道电子元件是电路设计中一个很关键的所在，电路的精准直接关乎使用这颗晶振的产品的质量问题，但是最重要的体现在于一个小参数那就是晶振的PPM值，即精度电容值。

精度值越低表明这颗电子元件越精度越精确，使用起来越耐用和反应出来的效果就越好。

那么，你知道晶振电路中的PPM吗?PPM这个小参数，是如何产生大作用。

了解下，个人观点，如有错误请指出。

为了让大家更清楚些我们演示一个贴片晶振的PPM误差公式1：120ppm,27M的晶振,频率的误差= 120/100万*27M=3240Hz晶振的精度决定时钟的计时准确度。

2：所配晶振频率：32772.2HZ，误差为+1.2ppm一年的误差计算过程为:Δf = +1.2/100万*32772.2Δt/秒= Δf/32772.2 = 1.2/100万一年的误差= Δt*24*3600*365 = 37.8秒晶振的主要参数有标称频率，老化率、频率准确度、频率稳定度，相位噪声，功耗等。

1、标称频率：是指晶振的标称输出频率;2、频率准确度：是指常温(25度)下，所测晶振频率相对标称频率的差值。

这一点是不太重要的3、频率稳定度：一般是指频率温度稳定度，是指在晶振的工作温度范围内频率随着温度变化的大小，一般用PPM或PPB来标示，1PPB=0.001PPM=1*10-9。

4、老化率：随着时间的推移，频率值随着变化的大小。

5、相位噪声：信号功率与噪声功率的比率(C/N),是表征频率颤抖的技术指标。

一般来说雷达等设备会对相位噪声有特殊要求。

6.晶体还有一个重要的特性就是“RR等效阻抗”，晶振长出现停振现象。

经分析均为晶片阻值大于80欧姆。

2400 Series-square wave in 25.4x25.4mm DIP packageNA-10M-2400 series oscillators are designed for applications where space is at apremium and good frequency stability is required. The oscillators can be used in many communications applications. A choice of quartz resonators offers a variety of performance versus cost options to fit most applications.ELECTRICAL SPECIFICA TIONS1.OUTPUT (PIN = “R.F. OUTPUT”)ParameterMin. Typ.Max. UnitTest Condition1.1.Frequency10.000000MHz1.2.Initial Accuracy -0.1 +0.1 ppm@ +25 ±1°Cafter turn on power 15 ±1 minutes ≤ 90 days following date code VCO Input at Center Voltage ±0.001V1.3. Waveform Rectangular 1.4.LevelLVTTL “1” level +2.6 +3.3 V “0” level +0.4 V1.5. Load 15 pF1.6. Duty cycle 45 50 55 % @ +1.65V 1.7. Rise/fall time 6 ns 10% to 90% 1.8.Spurious-60dBc2.FREQUENCY STABILITYParameterMin. Typ.Max. UnitTest Condition2.1.Ambient ±3, ±5, ±10 ppb referenced to 25°C Refer to Table 1 : Ordering Information-30 ~ +70 -40 ~ +85°C2.2.Aging-0.5+0.5 ppb per day, at time of shipment Daily -0.5 +0.5 ppb after 30 days Yearly -50 +50 ppb 10 Years-0.3 +0.3 ppm2.3. Voltage -0.5 +0.5 ppb ±5% change 2.4. Short term 0.05 ppb/s root Allan variance 2.5. Load -0.5 +0.5 ppb ±5% change2.6. Warm-up -10 +10 ppb in 10 minutes @ +25 ±1°C referenced to 1 hourRoHS Compliant StandardRev(1)09/2014深圳捷比信－－高品质精密元件供应商ｗｗｗ．ｊｅｐｓｕｎ．ｃｏｍParameter Min. Typ. Max. Unit Test Condition2.7. Phase Noise-95 -90 dBc/Hz @ 1Hz (@25°C)-125 -120 dBc/Hz @ 10Hz (@25°C)-140 -135 dBc/Hz @ 100Hz (@25°C) -148 -145 dBc/Hz @ 1KHz (@25°C) -156 -155 dBc/Hz @ 10KHz (@25°C) -158 -155 dBc/Hz @ 100KHz (@25°C)3. ELECTRICAL FREQUENCY ADJUSTMENT (PIN = “VCO INPUT”)Parameter Min. Typ. Max. Unit Test Condition3.1. Tuning Range-0.5 ppm ***************Referenced to frequency at nominalCenter Voltage+0.5 ppm ***************3.2. Control Voltage 0 +5.0 VOptional, Refer to Table 1 : Ordering Information 0 +4.0 V3.3. Slope Positive3.4. Center Voltage +2.5 VOptional, Refer to Table 1 : Ordering Information Note 1 +2.0 V3.5. Linearity -10 +10 %3.6. Input Impedance 100 kΩ4. INPUT POWER (PIN = “+VDC”)Parameter Min. Typ. Max. Unit Test Condition4.1. Voltage +4.75 +5.0 +5.25 V4.2. Current 800 mA @ turn on4.3. Steady State 1.3 W @ +25°C5. REFERENCE VOLTAGE (PIN = "REFERENCE VOLTAGE")(Optional Function. Refer to Table 1 : Ordering Information.)Parameter Min. Typ. Max. Units Test Condition5.1. Voltage +3.8 +4 +4.2 V Over temperature range in 2.1.5.2. Load 9 kΩ6. ENVIRONMENTALParameter Reference Std. Test Condition6.1. Operating Temperature -40°C to +85°C Note 26.2. Storage Temperature-55°C to +105°C6.3. Humidity MIL-STD-202, Method 103Test Condition A 95% RH @ +40°C,non-condensing,240 hours6.4. Vibration (non-operating) MIL-STD-202, Method 201 0.06” Total p-p, 10 to 55 Hz6.5. Shock (non-operating) MIL-STD-202, Method 213,Test Condition J30g, 11ms, half-sineNote 1. When not connected, VCO INPUT is internally held at this voltage.Note 2. Output maintained over this temperature range. Other requirements of this specification may not be met when operating outside the temperature range in 2.1.Rev(1)09/2014深圳捷比信－－高品质精密元件供应商ｗｗｗ．ｊｅｐｓｕｎ．ｃｏｍOUTLINE DRA WINGTable 1 : ORDERING INFORMA TIONRev(1)09/2014 深圳捷比信－－高品质精密元件供应商ｗｗｗ．ｊｅｐｓｕｎ．ｃｏｍ。

建立时间和频率标准的研究开题报告1 课题来源及研究的目的和意义时间是我们每一个人在日常生活中不可缺少的。

但是，怎样才能拥有准确的时间？怎样才能拥有自己的频率标准？手表怎样才能在运行几个月后还能不差1秒？本文所要阐述的，就是要解决这些问题，并提供一些方法和思路，使得个人也可以拥有运行很多年也不差1秒的时间标准和相应的高准确度的频率标准。

建立个人时间标准的目的和意义人们对精度的追求总是无止境的。

有了自己的时间和频率标准，就可以对自己的频率计、信号发生器、综合测量仪等仪器做精密的校准，进而对电台的内部频率标准做出矫正，要知道现代电台对频率的偏差和稳定度的要求是非常高的。

有了自己的时间和频率标准，就可以校准自己的时钟，或者干脆自己做一个高准确度的时钟。

当然，业余条件下做到运行上万年不差一秒也许是我们用不到的，也不一定能做得到，但做到50年不差一秒还是有实际意义的，那样的话你的表就永远不用调整了，这相当于只有6E-10的误差。

在计量的几个原始单位中，只有时间和频率是唯一一个我们有可能自己拥有达到1ppb 的标准，其它几个物理量（比如长度、质量、电流等）你自己拥有1ppm的标准都是非常困难的。

有了高精度的时间和频率标准，我们就可以对各类频率源做出比较判断，比如到底谁的准确？谁的稳定？同时，我们也可以有意的改变一些外界参数，用来测量分析频率源、信号源的变化特性，比如测量晶振的温度系数、稳定度、老化特性等等。

2 应用概述2.1 应用概述精密时间是科学研究、科学实验和工程技术诸方面的基本物理参量。

它为一切动力学系统和时序过程的测量和定量研究提供了必不可少的时基坐标。

精密时间以其完美的线性和连续性展示出缤纷的客观世界的理性，成为人类认识世界和改造世界的科学锐剑。

精密时间不仅在基础研究领域有重要的作用，如地球自转变化等地球动力学研究、相对论研究、脉冲星周期研究和人造卫星动力学测地等；而且在应用研究、国防和国民经济建设钟也有普遍的应用，如航空航天、深空通讯、卫星发射及监控、信息高速公路、地质测绘、导航通信、电力传输和科学计量等；甚至已经深入到人们社会生活的方方面面，几乎无所不及。

晶振的精度参数详解以晶振的精度参数详解为题，我们将详细介绍晶振的精度参数，包括频率精度和稳定度。

一、频率精度：晶振的频率精度是指晶振输出的频率与其标称频率之间的差异。

频率精度通常以ppm（百万分之一）或ppb（十亿分之一）为单位进行表示。

频率精度越高，晶振输出的频率与标称频率的差异越小，晶振的性能越好。

频率精度受到多种因素的影响，主要包括晶振的制造工艺、晶体材料的质量以及外部环境的温度和压力等。

制造工艺的不同会导致晶振的频率精度有所差异，而晶体材料的质量也会直接影响晶振的频率稳定性。

二、稳定度：晶振的稳定度是指晶振输出频率在一定时间范围内的变化程度。

稳定度通常以ppm为单位进行表示。

稳定度越高，晶振的频率变化越小，晶振的性能越好。

稳定度受到多种因素的影响，主要包括晶振的温度特性、老化效应以及外部环境的温度和压力等。

晶振的温度特性是指晶振频率随温度变化的规律，一般情况下，晶振频率会随温度的升高而增加。

晶振的老化效应是指晶振的频率在长时间使用过程中会发生变化，通常情况下，晶振的频率会随时间的推移而逐渐降低。

为了提高晶振的频率精度和稳定度，制造商通常会采用一些技术手段。

例如，采用高精度的晶体材料、优化晶振的制造工艺、加入温度补偿电路等。

这些技术手段可以有效地提高晶振的性能，使其在各种应用场景下都能够稳定可靠地工作。

总结起来，晶振的精度参数包括频率精度和稳定度。

频率精度是指晶振输出的频率与其标称频率之间的差异，而稳定度是指晶振输出频率在一定时间范围内的变化程度。

这些参数对于晶振的性能至关重要，制造商通常会通过优化晶振的制造工艺和采用一些技术手段来提高晶振的频率精度和稳定度。

只有在频率精度和稳定度都达到要求的情况下，晶振才能在各种应用场景下稳定可靠地工作。

晶振常用的精度表示方法
晶振是一种常见的电子元件，用于产生稳定的时钟信号，广泛应用于各种电子设备和系统中。

为了确保设备的正常运行，晶振的精度非常重要。

而精度表示方法可以通过以下几种方式实现：
1. 频率精度：晶振的频率精度通常以频率偏差来表示。

偏差值越小，表示晶振的频率越准确。

一般使用单位为ppm（百万分之一）或ppb（十亿分之一）来表示偏差。

例如，某个晶振的频率精度为±10ppm，意味着其频率偏差在所设定的频率值上下波动不超过10ppm。

2. 温度精度：晶振的工作稳定性受温度的影响较大，因此温度精度是评估晶振性能的重要指标之一。

通常使用单位为ppm/℃（百万分之一/摄氏度）来表示温度精度。

例如，某个晶振的温度精度为±5ppm/℃，意味着在每升高1摄氏度的温度变化下，其频率偏差不超过5ppm。

3. 长期稳定性：晶振的长期稳定性指的是在长时间运行过程中，其频率偏差的变化程度。

一般使用年平均频率偏差（Annual Average Deviation, AAD）来表示长期稳定性。

例如，某个晶振的长期稳定性为±1ppm，意味着在一年的运行时间内，其频率偏差不超过1ppm。

除了以上几种常用的精度表示方法外，还有其他一些方式也可用于描述晶振的精度，如相位噪声、功率供应稳定性等。

根据不同的应用需求，晶振的精度表示方法可以选择适合的指标进行评估和比较，以确保设备或系统的高可靠性和稳定性。

0 引言HMC832是Hittite 公司继HMC830之后推出的又一款25MHz 到3GHz 的频率合成芯片。

该芯片拥有单电源供电、宽带、超低噪声、超低杂散的特性[1]。

具备小数N 分频，内部集成1500 MHz ~3000 MHz 的压控振荡器(VCO)，输出分频比1/2/4/6.../60/62，输出频率范围为25 MHz 至3000 MHz。

内部集成相位检波器(PD)和Δ-Σ型调制器能以高达100 MHz 的频率工作，实现更宽的环路带宽和更快的频率调谐，并具备出色的频谱性能。

该器件以其优异的低相位噪声和低杂散性能，广泛应用于无线通信系统中。

1 硬件设计HMC832 的内部功能结构主要包括以下几个部分：参考信号从XREFP 输入到参考支路R 分频器、PFD 鉴频鉴相器、CP 电荷泵，再通过外部环路滤波器，从VTUNE 引脚输入到VCO，通过N 分频器反馈到PFD 鉴频鉴相器形成锁相环路。

其中N 分频器上的Δ-Σ 调制器可以提供小数分频的功能。

VCO 通过CAL 模块获得校准的能力，最后VCO 通过可编程的末级分频器将需要的频率输出到RF 引脚。

其内部系统功能框图如图1。

外围硬件电路主要有参考时钟、环路滤波电路、电源供电三部分。

1.1 晶振的选择为保证频率稳定度和低相噪，本设计采用恒温晶振，在全温度范围内稳定度为±50ppb，频率调整范围为±2ppm ；且具有极好相噪指标。

HMC832时钟参考Reference 输入管脚对时钟输入幅度要求见表1所示。

purity� The paper introduces the basic working principle of HMC832, and provides the software and hardware design in practical application� The experimental results show that the device has excellent performance and good application value�Key words : HMC832; PLL; Phase Noise ; Spurious ; VCO图1 系统功能框图图2 参考输入内部等效电路图1.2 环路滤波环路滤波器件设计主要考虑相位裕度和环路带带宽。