晶振的输出波形测量指南

晶振（XO）的输出波形（Output Type）是衡量其性能的关键技术指标之一，其重要性不亚于封装尺寸。从技术角度区分，输出波形主要可分为正弦波和方波两大类。

在示波器上观察振荡器波形，很多时候看到的像是正弦波，那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，这是由于方波的傅里叶分解为基频和奇次谐波的叠加，带宽不够的话，就只剩下基频20MHz和60MHz的谐波，所以显示正弦波。要完美再现方波需要至少10倍的带宽，5倍的带宽只能算是勉强，需要至少100M的示波器。

数字通信系统中，一般采用方波输出模式的晶体振荡器，以匹配系统中驱动的负载。这些方波的通用输出类型有TTL和CMOS，还有LVPECL和LVDS，主要指标有输出电平、占空比、上升/下降时间、驱动能力等。

（1）TTL输出

TTL是晶体管-晶体管逻辑（Transistor-Transistor Logic）电路，传输延迟时间快、功耗高，属于电流控制器件。

（2）CMOS输出

CMOS输出是最常见一种，属于属于电压控制形式，用来驱动逻辑电平输入。

CMOS输出的传输延迟时间慢、功耗低，相对TTL有了更大的噪声容限，输入阻抗远大于TTL输入阻抗。

（3）LVPECL输出

LVPECL是低压正发射极耦合逻辑（Low-Voltage Positive Emitter-Couple Logic）。ECL电路速度快，驱动能力强，噪声小，很容易达到几百MHz的应用，但是功耗大，需要负电源。为简化电源，出现了PECL（ECL结构，改用正电压供电）和LVPECL的输出模式。

（4）LVDS输出

LVDS是低电压差分信号（Low-Voltage Differential Signaling），为差分对输入输出，内部有一个3.5-4mA恒流源，在差分线上改变方向和电平来表示“1”和“0”。

通过外部的100欧匹配电阻（并接在差分线上靠近接收端）转换为±350mV的差分电平。LVDS使用注意：可以达到600MHz以上，PCB要求较高，差分线要求严格等长，差最好不超过10mil（0.25mm）；100欧电阻离接收端距离不能超过500mil，最好控制在300mil以内。

（5）正弦波输出模式

正弦波（Sine Wave）主要用于对EMI、频率干扰有特殊要求的电路，例如驱动RF组件、混频器或其它具有50Ω输入阻抗的器件。这时，振荡器产生的输出功率通常在0dBm到+13dBm（1mW到20mW）之间，尽管如果需要可以输出更高功率。

还有一种特殊的削顶正弦波（Clipped Sine Wave），相比方波的谐波分量少很多，但驱动能力较弱，在负载10K//10PF时Vp-p为0.8Vmin。