晶振的輸出波形有哪些
作者：
揚(yáng)興科技
日期：2025-12-30
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晶振（XO）輸出波形（Output Type）是與封裝尺寸一樣重要的一個技術(shù)指標(biāo)，這些輸出波形可簡單歸為兩種：正弦波、方波。
在示波器上觀察振蕩器波形，很多時候看到的像是正弦波，那是由于示波器的帶寬不夠。例如：有源晶振20MHz，如果用40MHz或60MHz的示波器測量，顯示的是正弦波，這是由于方波的傅里葉分解為基頻和奇次諧波的疊加，帶寬不夠的話，就只剩下基頻20MHz和60MHz的諧波，所以顯示正弦波。要完美再現(xiàn)方波需要至少10倍的帶寬，5倍的帶寬只能算是勉強(qiáng)，需要至少100M的示波器。
數(shù)字通信系統(tǒng)中，一般采用方波輸出模式的晶體振蕩器，以匹配系統(tǒng)中驅(qū)動的負(fù)載。這些方波的通用輸出類型有TTL和CMOS，還有LVPECL和LVDS，主要指標(biāo)有輸出電平、占空比、上升/下降時間、驅(qū)動能力等。
（1）TTL輸出
TTL是晶體管-晶體管邏輯（Transistor-Transistor Logic）電路，傳輸延遲時間快、功耗高，屬于電流控制器件。
（2）CMOS輸出
CMOS輸出是最常見一種，屬于屬于電壓控制形式，用來驅(qū)動邏輯電平輸入。
CMOS輸出的傳輸延遲時間慢、功耗低，相對TTL有了更大的噪聲容限，輸入阻抗遠(yuǎn)大于TTL輸入阻抗。
（3）LVPECL輸出
LVPECL是低壓正發(fā)射極耦合邏輯（Low-Voltage Positive Emitter-Couple Logic）。ECL電路速度快，驅(qū)動能力強(qiáng)，噪聲小，很容易達(dá)到幾百MHz的應(yīng)用，但是功耗大，需要負(fù)電源。為簡化電源，出現(xiàn)了PECL（ECL結(jié)構(gòu)，改用正電壓供電）和LVPECL的輸出模式。
（4）LVDS輸出
LVDS是低電壓差分信號（Low-Voltage Differential Signaling），為差分對輸入輸出，內(nèi)部有一個3.5-4mA恒流源，在差分線上改變方向和電平來表示“1”和“0”。
通過外部的100歐匹配電阻（并接在差分線上靠近接收端）轉(zhuǎn)換為±350mV的差分電平。LVDS使用注意：可以達(dá)到600MHz以上，PCB要求較高，差分線要求嚴(yán)格等長，差最好不超過10mil（0.25mm）；100歐電阻離接收端距離不能超過500mil，最好控制在300mil以內(nèi)。
（5）正弦波輸出模式
正弦波（Sine Wave）主要用于對EMI、頻率干擾有特殊要求的電路，例如驅(qū)動RF組件、混頻器或其它具有50Ω輸入阻抗的器件。這時，振蕩器產(chǎn)生的輸出功率通常在0dBm到+13dBm（1mW到20mW）之間，盡管如果需要可以輸出更高功率。
還有一種特殊的削頂正弦波（Clipped Sine Wave），相比方波的諧波分量少很多，但驅(qū)動能力較弱，在負(fù)載10K//10PF時Vp-p為0.8Vmin。
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