【導讀】以智能制造開啟“中國制造2025”——智能制造的技術研發(fā)和工程應用已成為我國工業(yè)政策制定、科技創(chuàng)新規(guī)劃和產業(yè)資源配置的重點領域。根據河南省《中國制造2025河南行動綱要》正式發(fā)布，《2025河南行動綱要》圍繞推動制造業(yè)集群化、智能化、綠色化、服務化發(fā)展和全面提升制造業(yè)整體實力，從深入實施開放帶動戰(zhàn)略、培育優(yōu)勢產業(yè)集群等八個方面提出了主要工作任務。
選擇合適的振蕩器通常需要權衡多個因素。本文將簡單闡述影響振蕩器最關鍵的八大參數(shù)。
選擇電子元件時，你首先考慮的是什么？很有可能是處理器或系統(tǒng)的其它核心元件。定時器件可能是浮現(xiàn)在你腦海中的最后一樣東西，盡管時鐘信號是系統(tǒng)中所有信號賴以存在的“心跳”。
為應用選擇正確工作頻率的定時器件可能看起來很簡單，不過仍然有許多影響系統(tǒng)性能的因素需要考慮。那么，最重要的參數(shù)和注意事項是什么？下文將對振蕩器的主要參數(shù)及其重要性做簡要概述。
1. 頻率
振蕩器的最基本參數(shù)是頻率，即振蕩器輸出信號的重復率（周期）。頻率以赫茲（Hz）為單位，即每秒所包含的周期數(shù)。目前，SiTime的振蕩器可為低功耗器件提供低至1Hz的頻率，同時也支持高至725MHz的器件。SiTime振蕩器的頻率可在其頻率范圍內進行編程，精確到小數(shù)點后六位。
2. 頻率穩(wěn)定性
頻率穩(wěn)定性是振蕩器的基本性能指標之一，參考額定輸出頻率通常以百萬分率（parts per million，ppm）或十億分率（parts per billion，ppb）計。它表示外部條件導致的輸出頻率與理想值的偏差。因此，穩(wěn)定性數(shù)值越小，性能越好。
不同振蕩器類別，影響頻率穩(wěn)定性的外部條件可能不同，但通常包括溫度變化以及在25°C時測量的初始補償。同時還可能包括隨時間變化的頻率老化、頻率偏移、電源電壓變化和輸出負載變化等電氣條件。
3. 抖動和相位噪聲
相位噪聲及在時域下測量的抖動的重要度，通常被認為是繼振蕩器頻率穩(wěn)定性之后的性能指標。相位噪聲和抖動與系統(tǒng)性能直接相關，會影響串行數(shù)據系統(tǒng)中的誤碼率（bit-error-ratio，BER）等參數(shù)。相位噪聲和抖動是量化時鐘信號噪聲的兩種方法。相位噪聲用來測量頻域內的時鐘噪聲；抖動則是用來測量時域內噪聲對時鐘的影響。
由于抖動和相位噪聲是影響系統(tǒng)時序誤差的主要因素，因此在評估總時序預算時，需充分考慮時鐘噪聲。這并不是一件簡單的事情。并非所有振蕩器廠商都會以相同的方式指定抖動。抖動要求因應用而異，頻域內測量的集成相位抖動分別有不同類型的抖動和不同的集成范圍。
4. 輸出信號格式
芯片組供應商可以為定時芯片指定所需的輸出信號模式。輸出類型分為兩類：單端或差分。單端振蕩器成本較低，易于實現(xiàn)，但也有局限性。例如它們對電路板噪聲比較敏感，因此通常更適合166MHz以下的頻率。LVCMOS（Low-voltage CMOS）是最常見的單端輸出類型，可以軌到軌擺動。
差分信號相對來說則是一種更昂貴的選擇，但其性能更好，是高頻應用的首選。由于差分走線常見的所有噪聲都將被消除，因此此模式對外部噪聲不那么敏感，會產生較低的抖動和電磁干擾（EMI）。最常用的差分信號類型包括LVPECL、LVDS和HCSL。
5. 電源電壓
電源電壓，以伏特（V）為單位，是操作振蕩器所需的輸入電源。電源電壓通過VDD引腳為振蕩器供電，因此有時也被稱為VDD。單端振蕩器的標準電壓包括1.8V、2.5V和3.3V?，F(xiàn)代差分振蕩器的電壓通常介于2.5V和3.3V之間。
6. 電源電流
電源電流是指振蕩器的最大工作電流，以微安（μA）或毫安（mA）為單位，在最大電壓或標稱電壓下進行測量。典型電源電流是在沒有負載的情況下測量的。
7. 工作溫度范圍
工作溫度范圍規(guī)定了器件預期工作的環(huán)境溫度，需符合數(shù)據規(guī)格。常見的溫度范圍是： - 商業(yè)級、車規(guī)級4級：0至+70°C - 商業(yè)擴展級：-20至+70°C - 工業(yè)級、車規(guī)級3級：-40至+85°C - 工業(yè)擴展級，車規(guī)級2級：-40至+105°C - 車規(guī)級1級：-40至+125°C - 軍工級：-55至125°C - 車規(guī)級0級：-40至150°C
8. 封裝
振蕩器通常采用金屬、陶瓷或塑料封裝技術，采用多種行業(yè)標準封裝尺寸。焊盤（引腳）的排列可能因供應商而異，但x-y的整體尺寸是標準化的。通常有四個引腳的單端振蕩器的常見封裝尺寸包括： - 2016：2.0 x 1.6 mm - 2520：2.5 x 2.0 mm - 3225：3.2 x 2.5 mm - 5032：5.0 x 3.2 mm - 7050：7.0 x 5.0 mm
差分振蕩器有六個引腳，通常采用較大的3225、5032和7050封裝尺寸。
一些專用振蕩器，如恒溫控制式晶體振蕩器（OCXO），采用的封裝尺寸要大得多。通常為25.4 x 25.4mm，范圍從9.7 x 7.5mm到135 x 72mm。
振蕩器的封裝類型豐富
其它參數(shù)
本文中所列出的八項參數(shù)是設計人員在選擇振蕩器時最常用的規(guī)格參數(shù)。但是根據應用的不同，有時還需考慮許多其它參數(shù)和功能。這些參數(shù)包括降低EMI特性、頻率微調的拉動范圍、啟動時間和質量/可靠性等。
對于高性能應用，除了保證基本的頻率穩(wěn)定性之外，還應考慮其它額外的穩(wěn)定性相關規(guī)格要求。比如老化、頻率與溫度的斜率（ΔF/ΔT）、熱滯后、阿倫方差（Allan deviation）、哈達瑪方差（Hadamard Variance）、保持特性（holdover）和重現(xiàn)性（retrace）等。
