100M晶振使用三種晶體的相位噪聲比較

1、100M 晶振使用三種晶體的相位噪聲比較2010-05-24 20:33:14作為恒溫晶振 OCXO或溫補(bǔ)晶振 TCXO， 100MHz 是一個常用的頻率。從切型和振動模式來看，常用的有以下 3 種晶體：AT 切 3 次泛音、 AT 切 5 次泛音、 SC切 5 次泛音。前一種通常用來制作溫補(bǔ)晶振 TCXO，后 2 種用來制作恒溫晶振 OCXO。這是因為：1AT 切晶體在非恒溫的情況下，在寬溫度范圍內(nèi)（ 40+85）其頻率溫度變化要小于 SC切的晶體，適合于溫補(bǔ)晶振。2AT 切晶體的頻率牽引率較大，適合于溫補(bǔ)晶振。3良好設(shè)計的 5 次泛音的晶體比 3 次泛音的晶體 Q 值更高，相噪、老化、穩(wěn)定

2、度都會更好，更適合做恒溫晶振。為了試驗晶體的Q 值與相位噪聲之間的關(guān)系，選擇了3 種晶體進(jìn)行試驗。3 種晶體如下：AAT 切 3 次泛音， Q 值約為 50K（UM1 封裝）。BAT 切 5 次泛音， Q 值約為 90K（UM1 封裝）。CSC切 5 次泛音， Q 值約為 130K（35U 封裝）。電路的基本結(jié)構(gòu)相同，但有一些變化。晶體 A 沒有加恒溫電路，電源供電為5V，主振級使用4V 的穩(wěn)壓電壓。晶體 B 恒溫到 70 度附近，電源供電為5V，主振級使用 4V 的穩(wěn)壓電壓。晶體 C恒溫到 90 度附近，電源供電為12V，主振級使用8V 的穩(wěn)壓電壓。輸出幅度都在9dBm 左右。測試相噪結(jié)果如

3、下：1 / 2要從理論上來解釋這個結(jié)果，有些困難甚至有些牽強(qiáng)。不過我還是嘗試一下。先看遠(yuǎn)端 10KHz以外的相噪，晶體 C最好，這或許是因為使用了較高的電源電壓，因此輸出信噪比較好。晶體 A 與 B 相比， A 的遠(yuǎn)端相噪較好，這可能是基于以下 2 點：1晶體 A 的電路沒有恒溫，熱噪聲較低。2晶體 A 是三次泛音晶體，雖然 Q 值低，但諧振阻抗 RS也低，因此主振級輸出幅度較大，信噪比提高。再來看近端 10HZ處的相噪，幾種晶體沒有太大的區(qū)別，恒溫和非恒溫也沒有什么區(qū)別。一般上理論認(rèn)為，晶振的相位噪聲，近端取決于晶體，遠(yuǎn)端取決于電路。近端相位噪聲正比于晶體Q 值的 4 次方。這點在我的試驗中沒有得到體現(xiàn)。我認(rèn)為可能的原因在于：1.近端仍舊是電路的噪聲在起主要作用，高Q 值晶體的效果沒有得到發(fā)揮。2.晶體的有載 Q 值比空載 Q 值下降很多，以至于各種晶體的有載 Q 值差別不大，所以相噪相差不大?？偨Y(jié)來說，在低噪聲晶振的設(shè)計中，電路是非常重要的環(huán)節(jié)，振蕩電路應(yīng)該要使晶體的有載 Q 值不致下降很多，并且電路附加的噪聲要足夠小。一般性的設(shè)計中，不必一味追求晶體的高 Q 值（對老化率