我们紧接着前面的文章继续讲石英晶体振荡器与全硅MEMS振荡器的特性比较.大家有需要的可收藏CEOB2B晶振平台官网,方便以后查阅.

二、相位噪音与相位抖动

《图4》表示3.3V电源电压、+25℃条件下的石英晶体振荡器与全硅MEMS振荡器的相位噪音特性实测结果。如《图4》所示，全硅MEMS振荡器的相位噪音曲线的一部分变大，这起因于全硅MEMS振荡器的基本结构（《图1》）。由于全硅MEMS振荡器所采用的锁相环电路的工作原理是锁定压控振荡器（以下称为“VCXO”）发出的波源后输出倍频，因此这种振荡器的相位噪音特性受其振荡电路及锁相环电路的两种因素的影响。通常情况下，全硅MEMS振荡电路的载波周围低频的相位噪音特性不及石英晶体振荡电路；高频侧则显示出VCXO的相位噪音特性而呈现下降趋势。

从《图4》的全硅MEMS振荡器②也可以看出，部分全硅MEMS振荡器具有良好的相位噪音特性。这类产品为减少高频侧的相位噪音而采用了降低VCXO晶振与锁相环电路相位噪音的方法。在VCXO与锁相环电路采取措施降低相位噪音时通常将使耗电量急剧增大。而且，伴随耗电量的增大，受分频比切换的影响而产生的杂散将变得更显著。

以下《表2》表示相位抖动的实测结果。

根据SONET/SDH的标准，使用相位抖动的指标之一，从12K至20MHz的相位抖动量进行比较。使用锁相环电路的振荡器的频率倍增数越大相位噪音特性越差，所产生的杂散对相位抖动造成不良影响。全硅MEMS振荡器②采用了有效的相位噪音特性改良方法，获得了很好的相位抖动值。但受振荡器结构的影响，亦未能达到石英晶体振荡器的数值。无线通信设备基于相位调制技术进行通信，若在无线通信设备中使用相位抖动特性较差的振荡器作为基准信号源，则无法在产生噪音时准确调制，不能正确收发数据，亦可能导致无法发挥通信设备应有功能的恶果。

三、电流消耗

《表3》表示3.3V电源电压、+25℃且负载电容等于10pF的条件下的各振荡器耗电量实测结果。石英晶体振荡器采用波源基波振荡方式，结构简洁，耗电量受益于此而最少。与此相对，受复杂电路的影响，全硅MEMS振荡器①的电流消耗为7.1mA；在“相位噪音与相位抖动”之项中已说明的具有良好的相位噪音特性的全硅MEMS振荡器②竟然达到了31.5mA。由此，需要在相位噪音的改良与维持低耗电量之间做出权衡，使用振荡器构建设备系统之际应当十分注意。

四、起振特性

《图5》表示以1毫秒为间隔的0至0.5秒时间段中，在3.3V电源电压、+25℃的条件下各振荡器通电后的起振特性。以频率偏差在±10×10-6以内的稳定所用时间进行比较时可以得出，石英晶振,石英晶体振荡器的振荡频率在1.5毫秒以内实现稳定，而全硅MEMS振荡器①约需90毫秒，相位抖动特性较好的全硅MEMS振荡器②约需250毫秒。并且，可以观察到全硅MEMS振荡器在起动之后受其频率补偿方式的影响而产生离散性的频率抖动。

五、频率稳定度

《图6》表示3.3V电源电压、+25℃、测试时间50秒的条件下的各有源晶振,晶体振荡器频率稳定度实测结果。关于全硅MEMS振荡器的频率稳定度，与第4）项同样，因锁相环电路补偿而出现间断性的频率跳动。尤其是耗电量较少的全硅MEMS振荡器①，由于信号强度弱而随时产生±0.6×10-6左右的抖动。全硅MEMS振荡器②在这方面有所改善，仍不及石英晶体振荡器的稳定度。长时间测试时的结果亦表明全硅MEMS振荡器①的抖动持续不绝.

【总结】

《表4》汇总了第1）至第5）项的评估结果。

以上对石英晶体振荡器与全硅MEMS振荡器的特性进行了比较。从《各产品评估结果汇总》可以看出，以石英为波源的振荡器在所有项目中均显示出高精度及高稳定性，是兼具双方优势的电子元器件。

全硅MEMS振荡器的风险因素较大，可能无法正确收发数据，有可能导致无法发挥通信设备应有功能的恶果。与其相比，石英晶体振荡器的频率随温度变化而呈线形且相对稳定，其相位噪音特性在载波周围低频至高频噪音高频的范围内保持稳定，耗电量小，起动稳定性优越并具有高的频率稳定度。因此，石英晶体振荡器更适于高速通信系统中作为基准信号源使用，可有助于构建高可靠性、高稳定的系统。