晶振(XO)輸出波形(Output Type)是與封裝尺寸一樣重要的一個技術指標,這些輸出波形可簡單歸為兩種:正弦波、方波。
在示波器上觀察振蕩器波形,很多時候看到的像是正弦波,那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,這是由于方波的傅里葉分解為基頻和奇次諧波的疊加,帶寬不夠的話,就只剩下基頻20MHz和60MHz的諧波,所以顯示正弦波。要完美再現方波需要至少10倍的帶寬,5倍的帶寬只能算是勉強,需要至少100M的示波器。
數字通信系統中,一般采用方波輸出模式的晶體振蕩器,以匹配系統中驅動的負載。這些方波的通用輸出類型有TTL和CMOS,還有LVPECL和LVDS,主要指標有輸出電平、占空比、上升/下降時間、驅動能力等。
(1)TTL輸出
TTL是晶體管-晶體管邏輯(Transistor-Transistor Logic)電路,傳輸延遲時間快、功耗高,屬于電流控制器件。
(2)CMOS輸出
CMOS輸出是最常見一種,屬于屬于電壓控制形式,用來驅動邏輯電平輸入。

CMOS輸出的傳輸延遲時間慢、功耗低,相對TTL有了更大的噪聲容限,輸入阻抗遠大于TTL輸入阻抗。
(3)LVPECL輸出
LVPECL是低壓正發射極耦合邏輯(Low-Voltage Positive Emitter-Couple Logic)。ECL電路速度快,驅動能力強,噪聲小,很容易達到幾百MHz的應用,但是功耗大,需要負電源。為簡化電源,出現了PECL(ECL結構,改用正電壓供電)和LVPECL的輸出模式。
(4)LVDS輸出
LVDS是低電壓差分信號(Low-Voltage Differential Signaling),為差分對輸入輸出,內部有一個3.5-4mA恒流源,在差分線上改變方向和電平來表示“1”和“0”。
通過外部的100歐匹配電阻(并接在差分線上靠近接收端)轉換為±350mV的差分電平。LVDS使用注意:可以達到600MHz以上,PCB要求較高,差分線要求嚴格等長,差最好不超過10mil(0.25mm);100歐電阻離接收端距離不能超過500mil,最好控制在300mil以內。

(5)正弦波輸出模式
正弦波(Sine Wave)主要用于對EMI、頻率干擾有特殊要求的電路,例如驅動RF組件、混頻器或其它具有50Ω輸入阻抗的器件。這時,振蕩器產生的輸出功率通常在0dBm到+13dBm(1mW到20mW)之間,盡管如果需要可以輸出更高功率。
還有一種特殊的削頂正弦波(Clipped Sine Wave),相比方波的諧波分量少很多,但驅動能力較弱,在負載10K//10PF時Vp-p為0.8Vmin。
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晶振的輸出波形有哪些
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