外置晶振的頻率偏移通常會隨著溫度變化,高溫是導致頻偏增大的主要原因之一。
這幾乎是所有基于石英晶體的振蕩器的固有特性。
為了直觀理解,下圖展示了一條典型的晶振頻率-溫度曲線:
xychart-beta
從上圖可以看出,在常溫(25℃)附近頻偏最小,而隨著溫度向兩端(特別是高溫端)變化,頻率偏差會顯著增大。
晶振應對溫度變化的穩定性,通常用 “溫度穩定性” 這個關鍵參數來描述,單位是 ppm(百萬分之一)。它定義了在特定溫度范圍內,頻率相對于基準溫度(通常為25℃)的最大允許偏差。
| 晶振類型 | 典型溫度范圍 | 溫度穩定性(典型值) | 特點與用途 |
|---|---|---|---|
| 普通晶振 (XO) | -20℃ ~ 70℃ | ±10ppm ~ ±50ppm | 最常見,用于一般消費電子。高溫下頻偏較明顯。 |
| 溫補晶振 (TCXO) | -40℃ ~ 85℃ | ±0.5ppm ~ ±2.5ppm | 通過內部電路補償,高溫下頻偏極小,用于通信、導航等。 |
| 恒溫晶振 (OCXO) | -40℃ ~ 85℃ | ±0.001ppm ~ ±0.1ppm | 內部恒溫,性能最優,功耗和體積大,用于基站、精密儀器。 |
根據應用要求選擇合適的晶振類型
對于藍牙、Wi-Fi等無線通信,必須確保頻偏在協議允許范圍內(如藍牙要求±40ppm以內),
應選擇高穩定性的TCXO或至少是±10ppm的高頻晶振。
對于車載、工業等寬溫環境應用,需確保所選晶振的整個工作溫度范圍覆蓋你的應用極限,并留有余量。
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