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介绍适合不同应用的不同类型振荡器振荡器是一种在输出端子上产生 AC 信号的设备。“振荡”这个术语可以定义为“以有规律的速度往复运动”。通过将输入端的 DC 电压转换为输出端子上的重复 AC 电压，振荡器可以产生信号实现此目的。振荡器包括放大器和滤波器/耦合网络，它们使用正反馈环路工作。振荡器通常采用密闭式封装。这对于很多应用是非常实用的，例如控制数字处理器的速度、生成时钟信号、创建载波发生器或接收器等多种应用。当前市场上有多个不同类型的振荡器，包括晶体振荡器、MEMS、压控晶体振荡器、温度补偿晶体振荡器等。振荡器的一些关键参数包括工作频率、供电电压、输出信号、频率稳定性。除此之外，还有其他考虑因素，但这些参数相对比较重要。这些都是 Digi-Key 网站上的可搜索参数，您可在“Oscillators”（振荡器）页面上找到这些参数。如果知道了需要的频率，则可筛选掉不适用的其他所有选项。您可以进入“Frequency”（频率）选项卡，选择所需的频率，然后点击“Apply Filters”（使用筛选条件）按钮。您可查看图 1 中的示例，其中需要 32.768 kHz 的振荡器。在图 1 中，频率显示在右侧，“Apply Filters”（使用筛选条件）按钮显示在左下方。图 1： 在 Digi-Key 参数搜索引擎中选择 32.768 kHz 的振荡器（屏幕截图显示的信息截至本文发布之时有效）。晶体振荡器 (XO)振荡器有很多不同类型。最常用的一种是晶体振荡器。石英晶体是生成时钟信号的最常用方法之一。这正是“晶体振荡器”这一名称的出处。晶体振荡器不仅只包括晶体，还有一个电路，设计用于生成适合特定负载的某种信号。晶体元件决定频率，该频率将是固定的。除了频率之外，输出的类型也是非常重要的，必须牢记这一点。如果设备需要带有 TTL 信号的时钟，则应选择带有 TTL 输出的振荡器。Abracon LLC 提供的 SE-48.000MHZ-LC-T 就是此类振荡器的一个实例。图 2： Abracon 的 ASE-48.000MHZ-LC-T 48 MHz 晶体振荡器在 ASE-48.000MHZ-LC-T 产品页面底部，有一个标题为“Associated Product”（相关产品）的部分，其中列出了用于测试振荡器的配件。Digi-Key 通常都会在产品页面底部列出配件，旨在帮助客户查找任何相关产品，如图 3 所示。只需点击 AXS-3225-04-10 超链接，即可显示配件产品页面。图 3： 来自 Abracon 的 ASE-48.0000MHZ-LC-T 的相关产品（屏幕截图显示截止本文发布之时有效的信息）。振荡器通常以系列产品的形式推出，此类专有产品系列都遵循相同的零件编号方案。ASE-48.000MHZ-LC-T 也属于此类零件编号方案。编号方案通常包括一个前缀，指示振荡器属于哪个系列。接下来通常是频率的编号，一般以 MHz 为单位。工作温度通常也是选项。两个最常见的工作温度范围为 -20C 至 70C 和 -40C 至 85C。后面通常是频率稳定性的编号。根据 Abracon 提供的术语表，频率稳定性是在工作温度范围内“相对于 25C 温度下的测量频率的最大允许频率偏差”。ASE 系列只有 CMOS 输出，因此未在编号中标示。振荡器旨在驱动特定负载。晶体和振荡电路能够提供带有逻辑电平输出的信号。这些输出包括很多不同类型，旨在满足振荡器所驱动负载的逻辑需求，例如 TTL、CMOS、HCMOS 和削峰正弦波等。请务必查看需要振荡器时钟输出的设备的说明文档。这样用户可以知道设备需要振荡器提供哪种类型的逻辑输出。图 4 显示了 ASE 系列的零件编号方案。图 4： Abracon 的 ASE 系列零件编号方案（图片来源： Abracon）。我们可以使用零件编号生成器来配置编号，类似于图 3 中的编号，但经常会遇到该编号的零件没有库存的情况。这是因为零件编号有大量的选项组合。虽然制造商有能力生产所有不同编号的零件，但通常客户可能从不需要某些可能的组合。如果某个所需零件的编号符合编号方案，但 Digi-Key 网站上目前没有，客户可能仍可以订购。这被称为非产品目录请求。Digi-Key 会接收零件编号，联系制造商以请求报价和供货。由于这些产品不是常见库存货物，因此必须达到最小订货量。若需提出非产品目录请求，只需拨打 1-800-344-4539 并要求与应用工程师通话。MEMS 振荡器基于 MEMS 的振荡器产生与晶体振荡器相同的结果，但工作方式不同。MEMS 表示“微机电系统”。这种振荡器在芯片中使用刻蚀硅片来充当具有共振频率的音叉。晶体振荡器在制造过程中涉及到两种技术。石英晶片不仅制造难度大，而且成本昂贵。它们需要与振荡电路结合，因而在制造流程中需要额外步骤。这样会提高成本，延长交付周期。MEMS 振荡器只需采用硅片技术，这种技术实现了高度自动化，而且制造成本低于石英晶体。因此，成品的成本比较低。MEMS 振荡器消耗的电流通常低于晶体振荡器，因而成为电池供电应用的理想选择。它们还能比晶体振荡器更好地耐受剧烈振动和冲击。SiTIME 提供的 SIT8808BI-73-18S-25.000000G 就是 MEMS 振荡器的一个实例。如果客户在 Digi-Key 网站上查找 SIT8808BI-73-18S-25.000000G，他们将能非常快速地找到类似的产品。轻松完成此项操作的一个诀窍是进入产品页面的“Product Attributes”（产品属性）部分。也许客户需要类似于 SIT8808BI-73-18S-25.000000G 但频率不同的 MEMS 振荡器。这时可从“Product Attributes”（产品属性）区域进行参数搜索，方法是点击所需的每项属性右侧的方框。如果客户需要一款具有以下特性的 MEMS 振荡器：提供待机选项和 LVCMOS 输出，采用 1.8 V 的电源，具有 +/-50 ppm 的频率稳定性，则可以点击相应的方框，如图 5 所示，然后单击右下角的搜索按钮。此前 Oscillator（振荡器）页面中共有 264,150 个选项，在搜索之后，这个数字很快减少至 47 个选项。图 5： 使用 Digi-Key 零件详情页中的产品属性选项，查找类似零件压控振荡器 (VCXO)顾名思义，压控振荡器能够基于不同输入电压来改变频率。通常有一个控制引脚，能够施加不同的电压，以更改输出电压。制造商通常会在说明文档中指明什么是“控制电压”，它实际上就是控制输出频率的电压。频率控制是通过将变容二极管与晶体串联实现的。变容二极管将基于其输入电压来改变其内部电容。变容二极管是反向偏压二极管，基于耗尽区的大小来改变其电容。施加更高电压时，耗尽区也会变大，导致电容值降低。这样，用户就能够控制振荡器的频率输出。在锁相环等应用中，或者在需要温度补偿的网络中，这种特性可能是非常有用的。通过创建控制引脚的反馈环路，可以自动控制压控振荡器的频率。在说明文档中应该查看的另一个参数是“绝对牵引范围”。它是能够在所有环境和老化条件下控制的频率范围。CTS-Frequency Controls 提供的 357LB3I027M000 是压控振荡器的一个实例，如图 6 中的图片所示。图 6： 来自 CTS-Frequency Controls 的 357LB3I02M000 压控振荡器温度补偿振荡器 (TCXO)温度补偿振荡器能够对最终改变输出频率的温度变化进行补偿。这类振荡器适用于动态环境的应用。蜂窝电话就是一个很好的例子，该设备在其生命周期中可能遇到冷热不同的环境。智能手机中的微处理器需要在冬季和夏季的不同气候条件下工作，但用户期望它在所有条件下都保持相同的工作状态。温度补偿振荡器使用补偿网络，针对温度变化进行调节。它们是压控振荡器和恒温控制振荡器 (OCXO) 之间的桥梁，与典型的温度控制振荡器相比，其成本更昂贵，功耗也更高。温度补偿网络通常由热敏电阻和可变电抗器构成。可变电抗器根据补偿网络的输出电压改变其在晶体中的负载。它的工作方式类似于压控振荡器，但还采用了热敏电阻，帮助进行温度补偿。ECS Inc. International 提供的 ECS-TXO-3225-147.4-TR 是温度补偿振荡器的一个实例，如图 7 中的图片所示。图 7： ECS Inc. International 的 ECS-TXO-3225-147.4-TR 温度补偿振荡器。总结有关振荡器的话题还有很多可以探讨，远不只限于本文提及的内容。本文的基本目的是介绍适合不同应用的不同类型振荡器。虽然所有这些振荡器有相同的目标，即为设备提供时钟信号，但它们实现这个目标的方式却各不相同。Digi-Key 发布的很多产品都对本文提及的不同类型振荡器进行了组合。无论对于刚涉足振荡器领域的新手，还是需要使用 Digi-Key 网站上产品的工程师，都希望本文能够成为他们的良好开端。