晶振PPM指标、频率和时间偏差详解

晶振PPM指标、频率和时间偏差详解

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/mzldxf/article/details/129994932

晶振（晶体振荡器）是电子设备中产生稳定时钟信号的关键部件，其频率精度直接影响整个系统的性能。PPM（Parts Per Million）作为衡量晶振频率精度的重要指标，对于工程师和技术人员来说至关重要。本文将详细介绍PPM的含义、晶振频率随温度的变化特性，以及不同类型振荡器的精度特点。

PPM的含义

PPM是Parts Per Million的缩写，定义为百万分之一，1ppm即是一百万分之一。在晶振、TCXO等振荡器中，PPM是衡量频率误差精准度的重要参数，PPM值越小表示精度越高。

频率随温度的变化

各种晶体振荡器，包括TCXO（温度补偿晶体振荡器），其频率都会随温度变化。尽管TCXO内部做过温度补偿，但其频率仍然会随着温度变化。下图是一个TCXO的频率随温度变化的示意图，纵轴用ppm表示频率随温度的变化量。

图1：频率偏差-温度特性曲线

如何通过PPM计算频率偏差

举例说明：客户需要晶振频率100.000MHz，要求精准率±10ppm。计算过程如下：

1. 100.000MHz = 100000000Hz
2. 100.000MHz频率的误差1PPM = 10000000Hz/1000000 = 100Hz
3. 100Hz * 10 = 1000Hz
   因此，客户要求的频率偏差范围是±1kHz。

如何通过PPM计算时间偏差

举例说明：时钟中所配晶振频率为32.768KHz，误差为+10ppm。计算过程如下：

1. Δf = +10/100万 * 32768Hz
2. Δt/秒 = Δf/32768 = 10/100万
3. 一年的误差 = Δt * 24 * 3600 * 365 = 315秒

振荡器的分类

1. 陶瓷谐振器：一般频率为4.000MHz、6.000MHz、8.000MHz，频率误差参数是千分之三或千分之五，用PPM表示就是3000PPM或5000PPM，相对频率精准度要求不是很高。

2. 石英晶振：一般通用频率为几MHz到几十MHz，频率误差可以做到10PPM、20PPM、30PPM。

3. 温补晶振（TCXO）：全称温度补偿式石英晶振，频率范围从几MHz到200MHz，频率误差可以做到2PPM、1PPM、0.5PPM，甚至更低，这种对频率精准度要求非常严格。

图1：YSO170PS参数

参考文献

1. 2023年5月10日，http://www.szkeqi.com/articles/ppmshishenme.html
2. 扬兴晶振，YSO170PS数据手册