如何提高晶振頻率的精度與穩定性
發布時間:2020/6/21 17:45:06 訪問次數:7139
xcv600e-6fg676恒溫晶振的頻率調整功能是靠數字鎖相環(dpll)實現的,同模擬鎖相環類似,它屬于閉環的控制系統,由鑒相器(pd)、環路濾波器(lpf)、d/a轉換器、壓控恒溫晶振(ocxo)組成。系統啟動后,在fpga內部,數字鑒相器模塊首先以gps接收機輸出的10 khz時鐘信號作為基準源,對恒溫晶振整形并經過分頻后的10 khz信號進行快速鑒相,用恒溫晶振倍頻后的300 mhz時鐘對相位差進行量化,得到具體的超前或滯后數據,進而傳遞給環路濾波器模塊,設置抖動門限參數,若相位超前或滯后量達到門限值,則迅速通過d/a轉換器,對晶振的壓控端電壓進行相應調節。此方法可令晶振頻率快速接近10 mhz,但是恒溫晶振頻率的改變需有一定的響應時間,快速調整壓控端的電壓會產生過調現象,頻率穩定度不佳。
為進一步提高晶振頻率的精度與穩定性,結合恒溫晶振短期穩定度高的特點,在數字鑒相器模塊中,以gps的1pps信號為基準,測量1pps與恒溫晶振分頻出的1hz信號的相位差。依據gps沒有累積誤差的優點,在環路濾波器模塊中采用滑動平均濾波法來降低gps秒脈沖對測量帶來的干擾,設計fifo存儲器來配合計算出最近200 s的平均相位差,通過不斷對比短時的相位差及長時的平均相位差,分析相位差的長期與短期變化動態,實時調節恒溫晶振的控制電壓,保證晶振輸出穩定且準確的10 mhz時鐘信號。晶振頻率調整的過程如圖3所示,此方法簡單實用,可有效抑制1pps抖動對晶振造成的影響。
從晶振測量角度來看,計算法不適用于測試非線性晶振,因為測量精確度取決于晶振特性,而它的差異很大,如果存在其它適用的測試手段就應該放棄使用這種方法
物理負載電容法,如iec 444標準所述,該方法的基本概念是用一個實際電容與晶振串聯,然后在指定負載電容下測量晶振,并對兩者同時進行測量。這與計算法相比是一個很大的改進,因為沒有過多估計,而且網絡分析儀是在相對較低的阻抗上測量負載諧振頻率(圖3)。
該方法已被廣泛采用,它有下面一些優點:
相比于計算法,負載諧振頻率具有良好的可重復性。
不同機器之間可通過調整物理負載電容很容易實現一致,無需改變任何軟件參數,只要有一張按不同用戶、供應商、設備、頻率、測試前端配置等做出的負載電容對照表即可。
led效率高于白熾燈,壽命長100倍,但它們需要專門的電子驅動電路,以避免出現過載的情況。主要的工作參數相對簡單:保持通過led電流的恒定,并低于規定的最大值。
傳統電源都有精準的電壓輸出,但電流是變化的。將led串接一只電阻可以控制電流。這種設計假定了led上的已知電壓不會隨led的溫度而變化。不幸的是,led的正向電壓實際上會隨溫度而改變。led制造商通常按正向電壓對自己的器件作篩選分類,讓燈具制造商制造的產品在一個固定溫度下滿足這個正向電壓。led制造商采用未經篩選的led做電路可以節省時間,并獲得廉價的led。led還有負的正向電壓-溫度系數,使驅動電路進入熱擊穿狀態,因此要求設計者在電路設計中采取保護措施。
驅動led的理想方案是,電路能監控電流并保持其恒定。led的正向電壓不會影響這種電路的類型,因此無需led篩選工作,也不受led負的正向電壓-溫度系數的影響。這些電路可以是復雜的開關穩壓器,或帶反饋回路的簡單線性穩壓器。
(素材來源:21ic和ttic和eechina.如涉版權請聯系刪除。特別感謝)
深圳市永拓豐科技有限公司http://ytf01.51dzw.com/
xcv600e-6fg676恒溫晶振的頻率調整功能是靠數字鎖相環(dpll)實現的,同模擬鎖相環類似,它屬于閉環的控制系統,由鑒相器(pd)、環路濾波器(lpf)、d/a轉換器、壓控恒溫晶振(ocxo)組成。系統啟動后,在fpga內部,數字鑒相器模塊首先以gps接收機輸出的10 khz時鐘信號作為基準源,對恒溫晶振整形并經過分頻后的10 khz信號進行快速鑒相,用恒溫晶振倍頻后的300 mhz時鐘對相位差進行量化,得到具體的超前或滯后數據,進而傳遞給環路濾波器模塊,設置抖動門限參數,若相位超前或滯后量達到門限值,則迅速通過d/a轉換器,對晶振的壓控端電壓進行相應調節。此方法可令晶振頻率快速接近10 mhz,但是恒溫晶振頻率的改變需有一定的響應時間,快速調整壓控端的電壓會產生過調現象,頻率穩定度不佳。
為進一步提高晶振頻率的精度與穩定性,結合恒溫晶振短期穩定度高的特點,在數字鑒相器模塊中,以gps的1pps信號為基準,測量1pps與恒溫晶振分頻出的1hz信號的相位差。依據gps沒有累積誤差的優點,在環路濾波器模塊中采用滑動平均濾波法來降低gps秒脈沖對測量帶來的干擾,設計fifo存儲器來配合計算出最近200 s的平均相位差,通過不斷對比短時的相位差及長時的平均相位差,分析相位差的長期與短期變化動態,實時調節恒溫晶振的控制電壓,保證晶振輸出穩定且準確的10 mhz時鐘信號。晶振頻率調整的過程如圖3所示,此方法簡單實用,可有效抑制1pps抖動對晶振造成的影響。
從晶振測量角度來看,計算法不適用于測試非線性晶振,因為測量精確度取決于晶振特性,而它的差異很大,如果存在其它適用的測試手段就應該放棄使用這種方法
物理負載電容法,如iec 444標準所述,該方法的基本概念是用一個實際電容與晶振串聯,然后在指定負載電容下測量晶振,并對兩者同時進行測量。這與計算法相比是一個很大的改進,因為沒有過多估計,而且網絡分析儀是在相對較低的阻抗上測量負載諧振頻率(圖3)。
該方法已被廣泛采用,它有下面一些優點:
相比于計算法,負載諧振頻率具有良好的可重復性。
不同機器之間可通過調整物理負載電容很容易實現一致,無需改變任何軟件參數,只要有一張按不同用戶、供應商、設備、頻率、測試前端配置等做出的負載電容對照表即可。
led效率高于白熾燈,壽命長100倍,但它們需要專門的電子驅動電路,以避免出現過載的情況。主要的工作參數相對簡單:保持通過led電流的恒定,并低于規定的最大值。
傳統電源都有精準的電壓輸出,但電流是變化的。將led串接一只電阻可以控制電流。這種設計假定了led上的已知電壓不會隨led的溫度而變化。不幸的是,led的正向電壓實際上會隨溫度而改變。led制造商通常按正向電壓對自己的器件作篩選分類,讓燈具制造商制造的產品在一個固定溫度下滿足這個正向電壓。led制造商采用未經篩選的led做電路可以節省時間,并獲得廉價的led。led還有負的正向電壓-溫度系數,使驅動電路進入熱擊穿狀態,因此要求設計者在電路設計中采取保護措施。
驅動led的理想方案是,電路能監控電流并保持其恒定。led的正向電壓不會影響這種電路的類型,因此無需led篩選工作,也不受led負的正向電壓-溫度系數的影響。這些電路可以是復雜的開關穩壓器,或帶反饋回路的簡單線性穩壓器。
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