硅与MEMS振荡器正在加入到高度分化的振荡器市场中石英晶体与陶瓷谐振器的行列。 选择正确的应用器件不需要水晶,不过一些相关事实会有所帮助。硅与MEMS(微机电系统) 振荡器更能承受冲击,并且能装入更小的封装。 石英振荡器要花较长的起动时间,不过通常功耗低于其它种类。 任何一种振荡器的功耗都依赖于输出负载。 振荡器就像电子系统中的电源一样无处不在,有人认为它们的重要性等同于电源,在任何需 要时序信号的东西中都能发现它们的应用,从数字手表到电视和PC。由于它们在电子设备时序中 扮演重要角色,它们的失效会导致整个系统的停机。例如,调查人员通过分析1972年加州 Fremont火车撞车事故,发现起因是一块控制板上的晶振故障。晶振储能电容取值不当,使晶体 过驱,器件跳入一种泛音振荡频率。于是,火车进站时没有减速缓行而是加速,造成了多人受伤 的撞车事故。鉴于这种问题,很多工程师不再使用纯晶体作自己的振荡器。他们转而选择市售的 成品,其封装中包含了放大器、储能电容和其它元件。 一切数字设备都需要时钟源,如硅与MEMS(微机电系统)振荡器、石英晶体或陶瓷诣振器。 例如,电信与服务器的一块PCB(印制电路板)上就可能需要十几种时钟。设计者实现传统时钟 源时采用的是石英晶体振荡器,但MEMS和纯硅振荡器正在这个高度分化的市场中获得立足点。 另外,精度不高的振荡器应用推动着一种技术的适用性。 石英振荡器采用一种压电材料振荡晶体的机械共振方式,建立一个有精密频率的电信号。该 频率一般用于跟踪时间,如石英手表中的频率;为数字集成电路提供稳定的时钟信号;以及稳定 射频发射机与接收机的频率。自上世纪20年代起,工程师们就开始将这些晶体用于建立射频频率, 当时贝尔电话实验室的AM Nicholson和Wesleyan大学的WG Cady教授一起研究酒石酸钾晶体, 他们发现了一个驱动电路中石英晶片的谐振反应。不过在二战以前,研究人员还没有研究出大批量 制造的方法。如果在一块石英晶体上以相对晶格点阵正确的角度切割出振荡器元件,则可以消除温 度的效应。有些切割晶体具有零温度系数,而LC切割则用于温度计。 在数据采集数字系统中,精确无误的时间永远是关键。如果性能略微不良的陶瓷谐振器时基 或低性能的硅振荡器不能满足你的需求,那么可以从整个石英技术系列产品中选择一款器件。这 样你就会意识振荡器的选择非常关键。要了解所有的权衡因素,包括精度、功耗、抖动和可编程 能力,以及任何扩频需求。要记住,如果你未能通过FCC测试,为电源或系统时钟选择一种扩频 振荡器总是可取的方法。这种情况总是出现在最糟不过的时候:正当你准备好交付产品时,拥有 一款可替代固定振荡器的高级品总是一个很好的保险措施。经过对所有这些因素的权衡,并明白 它们如何与应用需求相匹配,选择振荡器就应成为一种明明白白的工作。
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