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LVDS振荡器的处理和测试

来源:http://www.jinluodz.com 作者:金洛鑫电子 2019年01月14
   AXTAL Crystal公司是德国的一家专注于石英水晶组件研发生产的企业,主要生产OCXO晶振,TCXO晶振,GHZ振荡器,PLL振荡器,太空水晶振荡器,门控晶体振荡器等频率元件,差分LVDS振荡器是其中一种,而且是AXTAL目前重点发展的模块。以下是AXTAL晶振公司给出的,关于LVDS差分晶振的一些测试项目和处理资料。
1.ESD(静电敏感器件)处理
   晶体振荡器是静电敏感器件。直接接触终端必须避免用手指。根据既定的ESD进行适当的处理必须遵守IEC61340-5-1和EN100015-1中的处理规则由于内部电路的损坏导致振荡器性能下降通过静电。如果没有另行说明,我们的振荡器符合要求符合IEC61000-4-2的人体模型(HBM)
2.处理
   处理过程中机械冲击过大以及手动和自动必须避免组装。如果振荡器无意中掉落或否则受到强烈冲击,应验证电气功能仍在规范范围内。
3.电源
   为了避免不受控制的电位,差分晶体振荡器应该在之后才能上电所有终端都正确连接。“热插件”已经进入了一个夹具必须避免连接供电。极性错误或电源电压过高都可能导致永久性损坏振荡器。
   强烈建议添加一个或两个最短的阻塞电容直流电源输入(VCC)端子和地(GND)之间可能的接线振荡器的终端。典型值为10nF(X7R)和100pF(C0G)。一个μF范围内的额外大容量电容可插入电路板上的任何位置。良好的工程实践是使用地面和电源电压平面(多层)印刷电路板。如果振荡器输出信号的低相位噪声是一个问题,必须特别小心选择低噪声,低杂散电源。以供参考测量强烈建议使用电池进行操作。
4.射频输出
   RF输出必须按指定的负载终止,如下所示。一个。正弦波输出,Ω终端Ω终端应直接连接在RF输出端终端或50Ω同轴电缆的末端。如果有多个连接(例如示波器或功率计和频率如果需要,应使用50power的功率分配器或耦合器。为了准确测量幅度,必须确保输入测试仪器的阻抗精确为Ω,VSWR在内指定的限制。对于某些示波器而言,情况并非如此频率计数器。在这种情况下,应插入10dB衰减器仪器输入。
单方波(逻辑)输出一世。TTL输出CL
ZDQCL1.jpg
I.TTL输出
ZDQCL2.jpg
CL=5pF(扇出)。它包括探头的输入电容或示波器
II.(H)CMOS和LVCMOS输出
ZDQCL3.jpg
CL=15pF或50pF,取决于规格。它包括输入探头或示波器的电容
C.两个互补方波输出
ZDQCL4.jpg
I.PECL输出
ZDQCL5.jpg
II.LVDS输出
ZDQCL6.jpg
注意:
   同轴电缆,没有以其标称阻抗终止(通常50)会因两个原因而导致输出信号失真和性能下降原因阻抗不匹配会产生反射,导致反射失真波形。对于方波逻辑输出,这种影响尤其显着信号。
   非端接同轴电缆的输入阻抗约为每个100pF电表接地电容(只要电缆长度小于a四分之一波长)。此电容与输入电容有关连接的设备(例如测试仪器)产生电容性过载条件,扭曲和退化输出电压。
5.电子频率控制(EFC)
   石英晶体振荡器,提供电子频率控制(EFC)的手段必须正确连接,以确保在标称频率范围内运行规定的公差。在任何情况下都应该避免离开EFC(VC)输入浮动。外部控制电压如果EFC输入由外部直流控制电压供电,则必须小心,直接避免直流电源电流的接地回路在VC和地之间施加控制电压(GND)振荡器的终端。
注意:
   EFC电源产生的噪声可能会降低相位噪声和抖动RF信号的性能。因此电池或超低噪音DC电源是精确相位噪声和抖动测量所必需的。
b.外部电位计
   如果外部电位器用于频率控制,则其电阻应该低于EFC(VC)输入的输入阻抗因数至少五个。某些振荡器(TCXO和OCXO)提供单独的参考电压输出(VREF)端子,用于为频率控制电位器供电。该参考电压具有低噪声,并且在整个温度范围内的稳定性在制造过程中考虑温度补偿过程。连接方案如下所示。
ZDQCL7.jpg
   必须选择电位器RC的电阻值,即VREF输出的最大允许电流消耗(通常<1mA)不是超标。强烈建议在VC输入端进行额外的过滤。
6.频率稳定性随温度的测试
重要的定义
工作温度范围:
温度范围,振荡器保持规格。
可操作的温度范围:
温度范围,其中振荡器仍然会运行,但某些参数可能超过。
频率温度稳定性:
振荡器频率的最大偏差,没有参考暗示,超过标称电源和负载条件下的工作温度范围条件不变。
f-T稳定性=±(fmax-fmin)/(fmax+fmin)
初始频率-温度精度:
振荡器频率的最大偏差是指标称频率在额定电源和负载条件下的工作温度范围内,其他条件不变。
f-T精度=±MAX[fmax,fmin],
其中fmax=|(fmax-fnom)/fnom|
fmin=|(fmin-fnom)/fnom|
注意:对于SPXO晶振和VCXO晶振,有时频率为参考温度fref(25°C)用作参考而不是fnom。
测试程序:
   未通电的振荡器应放置在温度室中连接到指定的负载。对于VCXO,VC-TCXO和VC-OCXO的频率控制电压VC应根据规范设定。必须确保这一点VC在温度测试期间保持不变。然后指定供电电压应适用。振荡器应经受2m/s至3m/s的适度空气循环。这是对于测量OCXO尤为重要。如果在静止空气中测量温度如果腔室,内部烤箱的控制可能不再正常工作温度接近工作温度范围的上限。SPXO晶振和VCXO的温度斜率应小于5K/min,小于OCXO为1K/min,热质量较高的设备为1K/min。房间应该是允许通过适当的浸泡时间稳定在指定的温度。该输出频率(和幅度)的测量应足够达到热平衡后的准确度和分辨率。
7.相位噪声测试
   必须采取一些预防措施才能获得准确的结果。
   a.电源电压必须具有低噪声。开关电源装置(PSU)应该避免。建议使用电池供电。高电容建议使用>100μF的隔直电容。
   b.电子频率控制(EFC)输入对噪声非常敏感直接调制晶体振荡器级。因此控制电压(VC)必须来自极低噪声的直流电源,最好是一个电池。一些相位噪声测试仪器提供合适的信号源。控制电压应通过屏蔽(同轴)电缆连接。如果振荡器包含参考电压(VREF)输出,则它是高度的建议根据此推导出控制电压第5b段所示的电路。或者,VC输入可以连接到接地引脚。
   c.为避免干扰环境的虚假响应,它是建议将被测设备(DUT)放入电磁屏蔽柜。
   d.由于其固有的压电性,差分晶振中的晶体单元是对任何机械振动都非常敏感。因此振荡器下测试不应与测试设备放在同一张桌子上风扇和变压器引起的振动。即如果必须测量非常低的本底噪声水平,则必须小心测试仪器的本底噪声足够低并且数量很少相关性足够高(在互相关测试模式中)。
8.短期稳定性测试
   建议的短期稳定性措施是所谓的AllanDeviation(ADEV)或重叠的艾伦偏差(OADEAV)。使用现代高分辨率计数器可能会导致错误的结果,因为内部插值过程必须采取以下预防措施以避免干扰和触发错误:
   -在测试设置中避免接地回路
   -使用相稳定布线
   -测得的信号必须具有快速上升和衰减时间,并且抖动较低通过方波产生的滞后和滞后。
   -对于电源电压和控制电压,必须考虑相同的因素相位噪声测量应考虑在内(见第7段)。
   -环境温度必须尽可能稳定。隔热隔热强烈建议环境和气流。声学噪音和必须严格避免振动。
   -万一需要对被测振荡器进行电磁屏蔽振荡器的电磁灵敏度更高。
   在计算分析之前,应检查数据集的一致性。如果是,则应识别并移除异常值,即相位或频率跳跃确切地说,这些是由外部影响造成的,并非源于信号发生器。在开始数据采集之前,有源晶体振荡器必须连续工作在更长的稳定时间。温度稳定振荡器(OCXO)需要a稳定时间比其他振荡器类型(SPXO,VCXO和TCXO)长。根据经验,稳定的标准值应不小于12小时,作为参考测量,应该稳定被测振荡器至少24小时。
9.频率老化测试
   振荡器应保持在规定的温度,容差和稳定连续30天。插入烤箱后,振荡器应与室内空气温度平衡。然后在开始振荡器之前,振荡器应通电并稳定1小时测量采集周期。振荡器的初始频率应为在稳定期(1小时)后立即测量,然后在间隔时间不超过72小时(每间最多间隔96小时除外)允许30天的时间)至少30天。老化温度应为+70°C或最高规定的操作温度,以较低者为准。
   插入烘箱后,晶体振荡器应稳定老化开始测量采集前48小时的温度(除非另有规定)。每个单元的频率应在紧接着之后进行测量稳定期,然后每周最少四次,间隔为至少20个小时。
a.非温稳定振荡器的老化试验
   -开机至少一小时。
   -初始测量参考温度下的频率,例如25°C。
   -在Toven的烤箱中存放Toven,例如85°C或TBD但不高于最高可操作温度。
   -1,2,5,10,20天后的中间测量。
   -测量时,将振荡器从烤箱中取出,然后存放在室内温度保持1小时,以避免温度冲击
   -测量参考温度下的频率
   -频率@参考温度30天后的最终测量湾OCXO的老化测试
   -OCXO保持室温
   -通电至少两小时。
   -每周5次频率的中间测量(AXTAL:一次每隔一小时)。
   -30天后的最终频率测量。
   -从第3天开始的数据拟合和评估。获得的测量值应使用最小二乘法的方法拟合
以下公式:
   -每天老化(老化率)=f(d0+1)-f(d0)
   -每月老龄化=f(d0+30)-f(d0)
   -每年的老龄化=f(d0+365)-f(d0),其中f(t)是老化近似值a)或b)之一,拟合参数a0,a1,a2和d0是老化测试的最后一天加上30天。
注意:
   代替频率f(以Hz为单位)通常使用相对频率(以ppm或ppb为单位)。
10.根据MIL-PRF-55310进行筛选
   对高可靠性振荡器进行100%筛选测试。为了高可靠性空间应用应用筛选等级S,以获得其他高可靠性应用筛选级别B。适用于1类振荡器(分立技术)和3类振荡器(混合技术)筛选程序包括以下步骤:
ZDQCL8.jpg
   LVDS振荡器是差分晶振的一种,应用的意义和范围比较大,是现代化科技发展,工业发展当中,不可缺少的一种频率元件,德国AXTAL晶振公司是量产LVDS系列产品的佼佼者,产品可通过金洛鑫电子订购,咨询热线:0755-27837162。
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