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有源晶振的幾種輸出波形

nad_nik @ 2020-05-24 , reply:0

概述

我們在選擇和購買振盪器(有源晶振)時,或者在看廠商所提供的晶振規格書時,都會有輸出模式(Output Type)或輸出波形這個指標。經常看到的輸出模式有CMOS、TTL、Sine Wave等等,這些輸……

我們在選擇和購買振盪器(有源晶振)時,或者在看廠商所提供的晶振規格書時,都會有輸出模式(Output Type)或輸出波形這個指標。經常看到的輸出模式有CMOS、TTL、Sine Wave等等,這些輸出模式代表的是什麼意思呢?我們在選購時,究竟又該如何正確選擇呢?下面帶領大家去了解一下晶體振盪器的各種輸出模式。

 1、晶振各輸出模式的定義 晶振常用的輸出模式主要包括:TTL、CMOS、ECL、PECL、LVDS、Sine Wave。這幾種波形都是目前行業常用的波形。其中TTL、CMOS、ECL、PECL、LVDS均屬於方波,Sine Wave屬於正弦波。通常,方波輸出功率大,驅動能力強,但諧波分量豐富;正弦波輸出功率不如方波,但其諧波分量小很多。

我們逐一給大家介紹一下這些輸出模式的定義: 

(1)TTL:Transistor-Transistor Logic(晶體管-晶體管邏輯電路),傳輸延遲時間快、功耗高, 屬於電流控制器件。 (2)CMOS:Complementary Metal Oxide Semiconductor (互補金屬氧化物半導體CMOS邏輯電路),傳輸延遲時間慢、功耗低,屬於電壓控制器件。CMOS相對TTL有了更大的噪聲容限,輸入阻抗遠大於TTL輸入阻抗。對應3.3V LVTTL,出現了LVCMOS,可以與3.3V的LVTTL直接相互驅動。HCMOS採用全靜態設計、高速互補金屬氧化物半導體工藝,CMOS採用互補金屬氧化物半導體。CMOS最終將會被HCMOS所替代。

 (3)ECL:Emitter-Couple Logic(發射極耦合邏輯電路),該電路的特點是基本門電路工作在非飽和狀態。ECL電路具有相當高的速度,平均延遲時間可達幾個毫微秒甚至亞毫微秒數量級。ECL電路的邏輯擺幅較小(僅約0.8V ,而TTL 的邏輯擺幅約為2.0V),當電路從一種狀態過渡到另一種狀態時,對寄生電容的充放電時間將減少,這是ECL電路具有高開關速度的重要原因。但ECL輸出的邏輯擺幅小,對抗干擾能力不利。另外ECL電路具有很高的輸入阻抗和低的輸出阻抗。

 (4)PECL:PosiTIve Emitter-Couple Logic(正發射極耦合邏輯電路)。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。LVPECL即是Low Voltage PosiTIve Emitter-Couple Logic(低壓正發射極耦合邏輯),LVPECL是由ECL和PECL發展而來,LVPECL的典型輸出為一對差分信號,他們的射極通過一個交流源接地。ECL、PECL、LVPECL使用時應注意:不同電平不能直接驅動,中間可用交流耦合、電阻網絡或專用芯片進行轉換。以上三種均為射隨輸出結構,必須有電阻拉到一個直流偏置電壓。(如多用於時鐘的LVPECL:直流匹配時用130歐上拉,同時用82歐下拉;交流匹配時用82歐上拉,同時用130歐下拉,但兩種方式工作後直流電平都在1.95V左右。)

 (5)LVDS:Low-Voltage DifferenTIal Signaling(低電壓差分信號),為差分對輸入輸出,內部有一個恆流源3.5~4mA,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(並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。

LVDS的應用模式可以有三種形式:

①單向點對點和雙向點對點,能通過一對雙絞線實現雙向的半雙工通信;

②多分支形式,即一個驅動器連接多個接收器(當有相同的數據要傳給多個負載時,可以採用這種應用形式);

③多點結構,此時多點總線支持多個驅動器,也可以採用BLVDS驅動器,它可以提供雙向的半雙工通信,但是在任一時刻,只能有一個驅動器工作,因而發送的優先權和總線的仲裁協議都需要依據不同的應用場合,選用不同的軟件協議和硬件方案。

 (6)Clipped Sine Wave: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。通常為SMD 7050、SMD5032、SMD3225等封裝的表貼溫補晶振使用的輸出波形。

 (7)Sin Wave:通常晶振正弦波輸出的負載阻抗為50歐姆。波形的諧波分量很小,一般諧波抑制都優於-30dBc。正弦波輸出晶振通常用於射頻信號處理、頻率源等應用場合。

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