Rakon晶振集團(tuán)提供各種石英晶振,貼片晶振,有源晶振等石英相關(guān)器件,擁有國(guó)際先進(jìn)高超的生產(chǎn)設(shè)備以及精湛的生產(chǎn)技術(shù),所有產(chǎn)品廣泛用于IEEE 1588或PTP，網(wǎng)絡(luò)定時(shí)，小型小區(qū)，宏基站基礎(chǔ)設(shè)施，GNSS或GPS定位或鎖定，交換機(jī)，同步以太網(wǎng)（SyncE），Stratum 3E，Stratum 3，相位噪聲或抖動(dòng)測(cè)試，誤碼率（BER），雷達(dá)維修或改造，以及數(shù)字脈沖壓縮子系統(tǒng)，USO，OCSO，OCXO，ASIC OCXO，Mercury™OCXO，Pluto +™/Pluto™TCXO，GPS TCXO和晶體振蕩器產(chǎn)品。下面就講解一下關(guān)于Rakon晶振有源晶振系列的相位噪聲以及抖動(dòng)功能.

石英晶體振蕩器中的相位噪聲/抖動(dòng)

在我們能夠涵蓋晶體振蕩器中相位噪聲/抖動(dòng)的來源之前，我們需要解開一些與測(cè)量相關(guān)的措辭，所以讓我們從相位噪聲和抖動(dòng)的簡(jiǎn)單描述開始。

相位噪聲是描述振蕩器在頻域中穩(wěn)定性的一種方法。它可以區(qū)分隨機(jī)(隨機(jī))噪聲和誘導(dǎo)/重復(fù)(確定性)噪聲。頻域顯示給定頻率范圍內(nèi)振蕩器輸出的頻譜(頻率)內(nèi)容。在這個(gè)領(lǐng)域，我們使用頻譜分析儀來觀察振蕩器的輸出(圖1)。

抖動(dòng)是描述溫補(bǔ)晶體振蕩器時(shí)域穩(wěn)定性的一種方法。它將所有噪聲源聚集在一起，并顯示出它們對(duì)時(shí)間的影響。時(shí)域顯示振蕩器在顯示的時(shí)間段內(nèi)的輸出情況。在這個(gè)領(lǐng)域，我們使用示波器來觀察振蕩器的輸出(圖2)。

理解相位噪聲需要理解譜密度的概念。

想象一下，不可能構(gòu)建具有以下特性的帶通濾波器(圖3)。1)通帶增益=12)阻帶衰減=無限3 )通帶寬度= 1hz4)阻帶的垂直邊5)以1hz為步長(zhǎng)可調(diào)的中心頻率

將此濾波器應(yīng)用于您正在測(cè)量的信號(hào)，從頻率fstart開始，以1Hz的步長(zhǎng)在fstop結(jié)束。在每個(gè)步驟中，使用功率計(jì)測(cè)量濾波器的輸出功率電平，并繪制在圖表上(圖4)。

你正在策劃的是: 信號(hào)功率譜密度，單位為瓦特/赫茲帶寬

將該濾波器應(yīng)用于振蕩器，其中fstart剛好高于恒溫晶體振蕩器頻率Fosc (圖5)，然后我們測(cè)量單邊帶(即上邊帶)信號(hào)功率譜密度，單位為瓦特/赫茲帶寬。將單詞Signal替換為單詞Noise (因?yàn)楦哂贔osc且不和諧相關(guān)的任何東西都可以被認(rèn)為是噪音)，并在dBW(10log(瓦特)下工作，因?yàn)閯?dòng)態(tài)范圍很大)，然后，丟失一些其他單詞，這意味著我們正在測(cè)量的是:-以dBW/Hz為單位的單邊帶噪聲密度

如果振蕩器是穩(wěn)定的石英晶體振蕩器，那么看示波器上的輸出，我們?cè)谏仙赜|發(fā)，然后看下一個(gè)上升沿，我們會(huì)看到輕微的“抖動(dòng)”波形(圖6)。假設(shè)這種抖動(dòng)比一個(gè)完整周期小得多(如圖6所示)，我們可以說它是由相位波動(dòng)(而不是頻率波動(dòng))引起的。將波動(dòng)一詞替換為噪聲一詞，然后將其與頻譜分析儀上的視圖相關(guān)聯(lián)(圖5)

SSB噪聲密度實(shí)際上是相位噪聲

如圖7所示，這導(dǎo)致相位噪聲的經(jīng)典定義為功率比: -

1(f)=

并以dBc (從載波向下的dB )表示

圖8是真實(shí)的13.0兆赫晶體振蕩器的相位噪聲圖。

這可以通過將真實(shí)相位噪聲圖的斜率與圖9的理想相位噪聲圖中所示的斜率匹配來分析。

對(duì)于這個(gè)特定的地塊: -

緩沖級(jí)～5kHz閃爍角

晶體的負(fù)載Q～170Hz(Q～38k )

振蕩器晶振管閃爍角～12hz隨機(jī)游走～0.1Hz(外推)

其中相位噪聲的原因可以通過以下描述

白色相熱噪聲(約翰遜噪聲)即kT緩沖放大器噪聲、電阻器噪聲和肖特噪聲。

閃爍相位粉紅色噪聲(每十年頻率等功率)，即主要緩沖放大器閃爍噪聲。

白頻載波噪聲閃爍頻率即主要是晶體RLC噪聲。

白色頻率(載波噪聲)和閃爍相位(晶體管噪聲)，特別是在振蕩器回路。

石英和電極結(jié)構(gòu)內(nèi)的隨機(jī)游走固有噪聲源。環(huán)境變化可能造成的外部影響，即機(jī)械沖擊、振動(dòng)、溫度變化等。

這些都是石英晶體振蕩器固有的相位噪聲源，還有其他外部影響會(huì)影響振蕩器的相位噪聲性能。這些包括電源噪聲、循環(huán)接地電流、控制電壓線上的噪聲、變化的負(fù)載條件、機(jī)械振動(dòng)和電磁干擾等。

就電壓而言，記住相位噪聲圖是以dB為單位的載波功率下降，因此對(duì)于每-10dBC，將電壓除以0.316 (√10)。這意味著對(duì)于噪聲本底為-150BC的3.3VCMOS輸出振蕩器，噪聲本底電壓僅為104NV(納米伏特) PK/PK。