物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)對應(yīng)用的Quartz Crystal有哪些要求?
來源：http://m.hhamai.cn 作者：金洛鑫電子 2019年06月25
相信很多人都聽說過物聯(lián)網(wǎng),而且它是科技圈里的大熱門,但大多數(shù)的人都不準(zhǔn)確的知道,什么是物聯(lián)網(wǎng)呢?在百度上的定義是這樣的:即’萬物相連的互聯(lián)網(wǎng)’,是互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò),將各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)在任何時間,任何地點,人,機,物的互聯(lián)互通.通俗的講就是豪華版,升級版的互聯(lián)網(wǎng),能夠?qū)崿F(xiàn)萬物互連,雖然現(xiàn)在還沒有被真正實現(xiàn),但卻是未來的網(wǎng)絡(luò)方向,各個相關(guān)的行業(yè)也正在為物聯(lián)網(wǎng)時代而做準(zhǔn)備.
每個人都有一個新的時髦詞——物聯(lián)網(wǎng).物聯(lián)網(wǎng)代表物聯(lián)網(wǎng),并建議屬于物聯(lián)網(wǎng)世界的每個設(shè)備或應(yīng)用程序都可以相互通信.大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信是無線通信,但是有幾個相互競爭的標(biāo)準(zhǔn)不一定相互兼容.以下是為物聯(lián)網(wǎng)無線通信提供解決方案的競爭無線標(biāo)準(zhǔn)和專用集成電路供應(yīng)商的幾個例子.下面的列表還包括其他空中信息交換標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)和縮寫.
物聯(lián)網(wǎng)和其他無線標(biāo)準(zhǔn)列表(藍牙)：
BLE=藍牙低能耗(也稱為藍牙智能)
IEEE802.15.4=低速率無線網(wǎng)絡(luò)的IEEE標(biāo)準(zhǔn)
IEEE802.11b/g/n=無線局域網(wǎng)介質(zhì)訪問控制和物理層(PHY)規(guī)范
LoRa=物聯(lián)網(wǎng)的長距離(低數(shù)據(jù)速率),射頻專有調(diào)制
SigFox=一家為物聯(lián)網(wǎng)提供無線服務(wù)、專有調(diào)制的公司
國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工委員會14443=識別卡-非接觸式集成電路卡-鄰近卡(->射頻識別)
國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工委員會15693=識別卡-非接觸式集成電路卡-鄰近卡(->射頻識別)
國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工委員會18000=信息技術(shù)-項目射頻識別-管理(->射頻識別)
其他無線標(biāo)準(zhǔn)、無線傳輸協(xié)議和縮寫列表：
無線局域網(wǎng)=基于IEEE802.11b/g/n的無線局域網(wǎng)
無線網(wǎng)絡(luò)=無線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟->認證設(shè)備的組織
符合無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)：
簡單鏈接WiFi=鏈接到WiFi標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11b/g/n
ZigBee=ZigBee聯(lián)盟->定義ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的公司,基于IEEE802.15.4
ZigBeeRF4CE=消費電子產(chǎn)品的射頻(用于遙控器),基于IEEE802.15.4
6局域網(wǎng)=低功耗無線個人局域網(wǎng)上的IPv6,基于IEEE802.15.4
NFC=近場通信,由成員定義的標(biāo)準(zhǔn)
NFC論壇:
射頻識別=基于幾個國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)的射頻識別
低功耗廣域網(wǎng)
工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)樂隊
全球移動通信系統(tǒng)
DECT=數(shù)字增強型無繩電信:
根據(jù)系統(tǒng)架構(gòu),專用集成電路(ASICs)包含射頻功能,用于發(fā)送和接收無線分布的信息,或者甚至將微控制器和射頻功能結(jié)合在一個封裝中.典型地,這些專用集成電路被稱為射頻SOC,代表片上射頻系統(tǒng).射頻功能需要一個兆赫范圍內(nèi)的參考時鐘,而射頻振蕩器可能還需要一個時鐘晶體.這種薄膜晶體管晶體可用于SoC單片機部分的待機或計時功能.根據(jù)支持的無線標(biāo)準(zhǔn),下面列表中的一個頻率通常用作專用集成電路或片上系統(tǒng)射頻部分的兆赫參考時鐘.
無線應(yīng)用中對晶體的要求:
通常,射頻電路在預(yù)定的窄頻帶中發(fā)射和接收無線電波.為了避免與其他頻帶的任何干擾,并提高長距離傳輸?shù)慕邮侦`敏度,相對于指定的參考射頻頻率,總頻率精度可以限制在幾十ppm.大多數(shù)射頻接收器或發(fā)射器通常使用頻率在13.560兆赫至52.0兆赫范圍內(nèi)的AT切割晶體來產(chǎn)生參考頻率,該參考頻率用于產(chǎn)生數(shù)百兆赫甚至千兆赫范圍內(nèi)的射頻接收或發(fā)射頻率.
隨著基于諧振器的基準(zhǔn)頻率(以ppm為單位測量)的精度轉(zhuǎn)換到射頻范圍,對晶體產(chǎn)生的基準(zhǔn)時鐘的頻率精度和穩(wěn)定性提出了很高的要求.因此,嚴格的規(guī)格可能適用于頻率容差、頻率穩(wěn)定性和晶體在客戶產(chǎn)品預(yù)期壽命內(nèi)的老化.此外,基于晶體的參考時鐘應(yīng)無雜散頻率,雜散頻率可能會在接近實際射頻傳輸載波頻率的頻率上造成不必要的射頻傳輸.
無線應(yīng)用的總’ppm’預(yù)算:
根據(jù)使用的射頻/無線標(biāo)準(zhǔn),不同的總’ppm’預(yù)算是有效的.一些射頻標(biāo)準(zhǔn)要求總’ppm’預(yù)算窄至+/-20ppm,而在其他標(biāo)準(zhǔn)中+/-40ppm是可以接受的.
如何用水晶達到+/-20ppm的’整體’:
如果總’ppm’預(yù)算僅為+/-20ppm,這意味著MHz基準(zhǔn)時鐘的整體頻率穩(wěn)定性應(yīng)保持在+/-20ppm以下,包括+25°C時的頻率容差、工作溫度范圍內(nèi)的頻率穩(wěn)定性、長期老化和負載電容容差引起的頻率牽引等所有因素,如果使用石英晶振,這不是一項容易的任務(wù).一些射頻專用集成電路或射頻專用集成電路提供了補償+25℃頻率容差和每個模塊頻率補償模塊負載電容容差引起的頻率牽引的可能性.
可以應(yīng)用的兩種頻率補償方法是根據(jù)晶體頻率對產(chǎn)生射頻頻率的頻率合成器進行微調(diào),或者對射頻專用集成電路內(nèi)內(nèi)置的晶體負載電容進行負載電容調(diào)諧.如有疑問,射頻專用集成電路數(shù)據(jù)表應(yīng)包括集成電路供應(yīng)商推薦的射頻芯片頻率補償方法的信息.
請在下表中找到有助于理解哪些對ppm總預(yù)算的貢獻可以選擇性地通過單個晶振頻率補償來補償,哪些貢獻隨溫度(即空燃比)而變化,或者在制造時無法預(yù)測(即老化).
上面的例子表明,如果單獨完成由于負載電容容差/不匹配引起的頻率容差和頻率偏移的消除,即每個模塊的模塊,則只能實現(xiàn)+/-20ppm的’ppm’限制.
然而,頻率穩(wěn)定性(F/T)和長期老化的貢獻在生產(chǎn)時無法得到補償.這就是為什么在最終產(chǎn)品的使用壽命期間長期老化的貢獻應(yīng)該很低,并且頻率穩(wěn)定性應(yīng)該從用于無線應(yīng)用的Jauch晶振數(shù)據(jù)表中所示的選項中適當(dāng)選擇.如果不執(zhí)行由于負載電容容差/不匹配引起的頻率容差和頻率偏移的消除,則在上面示出的示例中,包括長期老化的’ppm’預(yù)算將接近+/-40ppm.
請參閱相應(yīng)RF標(biāo)準(zhǔn)的文件,其中應(yīng)包含可接受的總體’ppm’預(yù)算的信息,請注意,整體’ppm’預(yù)算可能取決于RF頻率和RF帶寬.ASIC/RF-SoC供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)表將包含為晶體選擇合適的整體頻率穩(wěn)定性的建議,但請考慮上述表格.
每個人都有一個新的時髦詞——物聯(lián)網(wǎng).物聯(lián)網(wǎng)代表物聯(lián)網(wǎng),并建議屬于物聯(lián)網(wǎng)世界的每個設(shè)備或應(yīng)用程序都可以相互通信.大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信是無線通信,但是有幾個相互競爭的標(biāo)準(zhǔn)不一定相互兼容.以下是為物聯(lián)網(wǎng)無線通信提供解決方案的競爭無線標(biāo)準(zhǔn)和專用集成電路供應(yīng)商的幾個例子.下面的列表還包括其他空中信息交換標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)和縮寫.
BLE=藍牙低能耗(也稱為藍牙智能)
IEEE802.15.4=低速率無線網(wǎng)絡(luò)的IEEE標(biāo)準(zhǔn)
IEEE802.11b/g/n=無線局域網(wǎng)介質(zhì)訪問控制和物理層(PHY)規(guī)范
LoRa=物聯(lián)網(wǎng)的長距離(低數(shù)據(jù)速率),射頻專有調(diào)制
SigFox=一家為物聯(lián)網(wǎng)提供無線服務(wù)、專有調(diào)制的公司
國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工委員會14443=識別卡-非接觸式集成電路卡-鄰近卡(->射頻識別)
國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工委員會15693=識別卡-非接觸式集成電路卡-鄰近卡(->射頻識別)
國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工委員會18000=信息技術(shù)-項目射頻識別-管理(->射頻識別)
其他無線標(biāo)準(zhǔn)、無線傳輸協(xié)議和縮寫列表：
無線局域網(wǎng)=基于IEEE802.11b/g/n的無線局域網(wǎng)
無線網(wǎng)絡(luò)=無線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟->認證設(shè)備的組織
符合無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)：
簡單鏈接WiFi=鏈接到WiFi標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11b/g/n
ZigBee=ZigBee聯(lián)盟->定義ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的公司,基于IEEE802.15.4
ZigBeeRF4CE=消費電子產(chǎn)品的射頻(用于遙控器),基于IEEE802.15.4
6局域網(wǎng)=低功耗無線個人局域網(wǎng)上的IPv6,基于IEEE802.15.4
NFC=近場通信,由成員定義的標(biāo)準(zhǔn)
NFC論壇:
射頻識別=基于幾個國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)的射頻識別
低功耗廣域網(wǎng)
工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)樂隊
全球移動通信系統(tǒng)
DECT=數(shù)字增強型無繩電信:
根據(jù)系統(tǒng)架構(gòu),專用集成電路(ASICs)包含射頻功能,用于發(fā)送和接收無線分布的信息,或者甚至將微控制器和射頻功能結(jié)合在一個封裝中.典型地,這些專用集成電路被稱為射頻SOC,代表片上射頻系統(tǒng).射頻功能需要一個兆赫范圍內(nèi)的參考時鐘,而射頻振蕩器可能還需要一個時鐘晶體.這種薄膜晶體管晶體可用于SoC單片機部分的待機或計時功能.根據(jù)支持的無線標(biāo)準(zhǔn),下面列表中的一個頻率通常用作專用集成電路或片上系統(tǒng)射頻部分的兆赫參考時鐘.
無線應(yīng)用中對晶體的要求:
通常,射頻電路在預(yù)定的窄頻帶中發(fā)射和接收無線電波.為了避免與其他頻帶的任何干擾,并提高長距離傳輸?shù)慕邮侦`敏度,相對于指定的參考射頻頻率,總頻率精度可以限制在幾十ppm.大多數(shù)射頻接收器或發(fā)射器通常使用頻率在13.560兆赫至52.0兆赫范圍內(nèi)的AT切割晶體來產(chǎn)生參考頻率,該參考頻率用于產(chǎn)生數(shù)百兆赫甚至千兆赫范圍內(nèi)的射頻接收或發(fā)射頻率.
隨著基于諧振器的基準(zhǔn)頻率(以ppm為單位測量)的精度轉(zhuǎn)換到射頻范圍,對晶體產(chǎn)生的基準(zhǔn)時鐘的頻率精度和穩(wěn)定性提出了很高的要求.因此,嚴格的規(guī)格可能適用于頻率容差、頻率穩(wěn)定性和晶體在客戶產(chǎn)品預(yù)期壽命內(nèi)的老化.此外,基于晶體的參考時鐘應(yīng)無雜散頻率,雜散頻率可能會在接近實際射頻傳輸載波頻率的頻率上造成不必要的射頻傳輸.
無線應(yīng)用的總’ppm’預(yù)算:
根據(jù)使用的射頻/無線標(biāo)準(zhǔn),不同的總’ppm’預(yù)算是有效的.一些射頻標(biāo)準(zhǔn)要求總’ppm’預(yù)算窄至+/-20ppm,而在其他標(biāo)準(zhǔn)中+/-40ppm是可以接受的.
如何用水晶達到+/-20ppm的’整體’:
如果總’ppm’預(yù)算僅為+/-20ppm,這意味著MHz基準(zhǔn)時鐘的整體頻率穩(wěn)定性應(yīng)保持在+/-20ppm以下,包括+25°C時的頻率容差、工作溫度范圍內(nèi)的頻率穩(wěn)定性、長期老化和負載電容容差引起的頻率牽引等所有因素,如果使用石英晶振,這不是一項容易的任務(wù).一些射頻專用集成電路或射頻專用集成電路提供了補償+25℃頻率容差和每個模塊頻率補償模塊負載電容容差引起的頻率牽引的可能性.
可以應(yīng)用的兩種頻率補償方法是根據(jù)晶體頻率對產(chǎn)生射頻頻率的頻率合成器進行微調(diào),或者對射頻專用集成電路內(nèi)內(nèi)置的晶體負載電容進行負載電容調(diào)諧.如有疑問,射頻專用集成電路數(shù)據(jù)表應(yīng)包括集成電路供應(yīng)商推薦的射頻芯片頻率補償方法的信息.
請在下表中找到有助于理解哪些對ppm總預(yù)算的貢獻可以選擇性地通過單個晶振頻率補償來補償,哪些貢獻隨溫度(即空燃比)而變化,或者在制造時無法預(yù)測(即老化).
實施例Q26,0-JXS32-CL-10/13-T(-30/+85)-FU-WA-LF
| 對頻率偏移和穩(wěn)定性的貢獻 | 初始 | 如果得到補償 | |
| 最大25°C時的頻率容差.以下內(nèi)容: | [ppm] | +/-10 | +/-2 |
| CL容差/失配引起的頻移(估計值): | [ppm] | +/-10 | 包括在上面 |
| 特定溫度范圍內(nèi)的頻率穩(wěn)定性30~+85℃: | [ppm] | +/-13 | +/-13 |
| 第一年老化: | [ppm] | (+/-1) | |
| 7年后老化(包括第一年): | [ppm] | +/-5 | +/-5 |
| 總體最大值.7年后的頻率變化: | [ppm] | +/-38 | +/-20 |
然而,頻率穩(wěn)定性(F/T)和長期老化的貢獻在生產(chǎn)時無法得到補償.這就是為什么在最終產(chǎn)品的使用壽命期間長期老化的貢獻應(yīng)該很低,并且頻率穩(wěn)定性應(yīng)該從用于無線應(yīng)用的Jauch晶振數(shù)據(jù)表中所示的選項中適當(dāng)選擇.如果不執(zhí)行由于負載電容容差/不匹配引起的頻率容差和頻率偏移的消除,則在上面示出的示例中,包括長期老化的’ppm’預(yù)算將接近+/-40ppm.
請參閱相應(yīng)RF標(biāo)準(zhǔn)的文件,其中應(yīng)包含可接受的總體’ppm’預(yù)算的信息,請注意,整體’ppm’預(yù)算可能取決于RF頻率和RF帶寬.ASIC/RF-SoC供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)表將包含為晶體選擇合適的整體頻率穩(wěn)定性的建議,但請考慮上述表格.
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