差分晶振的输出波形解析：三种类型要知道

【导读】目前差分晶振输出波形主要分为正弦波、方波、准正弦波三类。常用的差分晶振输出都是方波，输出功率高，驱动能力强，但谐波成分多。

目前差分晶振输出波形主要分为正弦波、方波、准正弦波三类。常用的差分晶振输出都是方波，输出功率高，驱动能力强，但谐波成分多。

两种输出模式是差分晶振的输出逻辑，相位正好相反，可以组成更高性能的系统，同时消除共模噪声。输出如PECL、LVDS、HCSL能满足高速数据传输的要求，应用于高速计算机、数字通信系统、雷达、测量仪器、频率合成器等。

第一类：正弦波

对于晶振输出波形，相信有人可能会认为只有两种波形，即无源晶振输出波形是正弦波，有源晶振输出波形是方波，一小部分是正弦波。由于有源晶振中增加了整形电路，输出为方波，很少使用正弦波。一般采用方波输出(大部分时候在示波器上看到的是波形很差的正弦波，这是由于示波器的带宽不够。

例如：有源晶振20MHz，如果用40MHz或60MHz的示波器测量，显示的是正弦波。这是因为方波的傅里叶分解是基频和奇次谐波的叠加。如果带宽不够，就只剩下基频20MHz和60MHz的谐波，所以显示正弦波。方波的完美再现至少需要10倍的带宽，5倍的带宽只能算勉强，所以需要至少100M的示波器。

第二类：方波

方波主要用于数字通信系统的时钟，用来驱动纯计数电路或门电路。方波主要有输出电平、占空比、上升/下降时间、驱动能力等几个指标要求。正弦波主要用于对EMI和频率干扰有特殊要求的电路，这类电路要求输出的高次谐波分量很小；后面模拟电路选择正弦波也是不错的选择。通常需要提供谐波、噪声、输出功率等指标。方波输出功率大，驱动能力强，但谐波成分丰富；正弦波的输出功率不如方波，但其谐波分量要小得多。有源晶振的频率输出必须有一定的波形作为输出载波，波形的输出必须伴随一定的负载值。在实际使用中，波形负载也是晶振的一个非常重要的参数指标。选择不当可能导致晶振或其他模块运行异常，功能失效，损坏模块甚至整机。

第三类：准正弦波

准正弦波也分几种，从几乎和方波一样的方波到更接近正弦波的圆角梯形波。PECL是高速领域中非常重要的逻辑电路。具有电路速度快、驱动能力低、噪声低、频率高的优点。但是功耗高，不同级别驱动不了。如果使用低压3.3V/2.5V电源，则称为LVPECL，即低压PECL。LVDS可以用高速、低噪音、长距离、准确传输来解决这些问题。LVDS的最高输出频率为2.1GHz，电压为1.83.3VHCSL具有最小的输出抖动和较高的功耗。