无线/手持设备中振荡器的发展趋势

每个电子生产商都希望产品能有更短的交货时间，能在最快时间内上市销售，并交付客户使用。但是，不同应用领域的产品特点不同，为了实现生产商的要求，产品设计工程师——包括无线条形码扫描仪、gps、手持式去颤器、带无线功能的笔记本电脑等无线/手持设备——对使用的元器件的性能提出了额外的需求。

这些额外的需求包括：元器件体积要小，功耗尽可能低。幸运的是，振荡器领域的技术发展正在逐渐满足无线应用中手持设备设计者的这些需求。

更大的自由度

几种潜在的方法可以提高手持电子产品的工作时间，如：提高电池效率、降低功耗等。降低振荡器等元器件的功耗，有助于延长手持设备的持续工作时间，减少充电次数，延长电池使用寿命。一年前，低电流、固定频率振荡器的输入电流一般为20ma。现在，低于32mhz的振荡器输入电流已经降低到2.5ma，32～50mhz的振荡器输入电流为3.5ma。这些节能设计的振荡器的输出负载为15pf，最多可以驱动3个asic，但是在只使用一个asic的应用中，振荡器上的实际负载在正常工作情况下大约为5pf。另一个影响能量使用的因素是振荡器的工作频率。如图1所示，振荡器的频率越高，功耗越大，在同样频率范围内，2.5ma的振荡器要比20ma的振荡器功耗小得多。

图1 比较了20ma hcmos（3.2mm x 2.5mm 3.3v）smd振荡器（fox f330）同新的低电流2.5ma振荡器（fox f330a）在不同频率下的输入电流

相位噪声

降低输入电流只是提高无线/手持电子设备性能的方法之一，降低相位噪声也是一个需要考虑的关键因素。因为，在无线数据传输过程中，额外的噪声会导致丢包、丢失数据信息。另一个提高性能的关键因素是提高频率的稳定性。标准低电流固定频率振荡器目前的频率稳定性范围为：±100×10-6～ ±25×10-6（工作温度-40～85℃），±20×10-6（工作温度-10～70℃）。一些系统如无线局域网等为了确保同步，要求的频率稳定性为20×10-6。如果振荡器的温度漂移超过这一标准，设备就会“lose lock”，这是导致数据传输过程中丢包和丢失数据信息的另一个原因。

最后，还要考虑满足手持设备的小体积要求，目前的振荡器在满足三个关键因素——低电流、低噪声、高频率稳定性的基础上，最小的占位面积可以达到3.2mm×2.5mm。

增强的灵活性

并不是所有的无线应用都要求低电流元器件。采用线性电源的一些应用需要的电流并不像电池供电的应用中那样关键，因此，新型可配置振荡器可以让系统设计者在控制元器件成本、加快交货时间上有更多选择。这对于一些应用，如无线数据接收网的基站接入点、中央电脑上的流量管理以及以太网定时功能等，可以节约时间、降低成本。

就目前最新的可配置振荡器技术来看，如果要大大降低交货时间，还需要在另一性能上采取折中做法。使用可编程振荡器可以实现低成本、快速交货时间，但是意味着系统比使用固定频率振荡器具有更大噪声，折中的办法是采用乘法器来调节固定频率振荡器以满足某个特定应用频率。可选择使用的可配置振荡器种类广泛，这些振荡器的频率范围为1.0mhz～1.25ghz，种类包括hcmos、lvds、lvpecl（晶体振荡器xo或压控振荡器vcxo）。

目前，振荡器市场上有多种选择，系统设计者对大多数应用都可以找到具有理想频率和类型的振荡器。在超过 1.25ghz频率下工作时，具有20×10-6频率稳定性的可配置振荡器在使用乘法器时可以大大降低出错率。

现在的可配置振荡器使用专利技术的asic，这种asic采用降低噪声的半导体结构制造，从而使可配置振荡器有效解决了早期的可编程振荡器所面临的噪声问题。这种可配置振荡器还具有低抖动性和低相位噪声特点，在这两方面可以同固定频率振荡器相比拟。而且，可配置振荡器可以按照客户的特定要求定制，在成本上比固定频率振荡器低，一般情况下，交货时间为8～10周，比固定频率振荡器短2周。

满足未来的技术要求

基于不同的商业和技术需求，目前有多种选择方案可满足客户在振荡器频率、频率稳定性以及噪声等方面的要求。如果不考虑交货时间，则传统的固定频率振荡器可以提供客户要求的定制频率。可是，当时间和成本是首当考虑的因素时，可配置振荡器则是一个不错的选择，它可以在实现同样功能而不牺牲性能和成本的同时，提供给客户更多新的选择。最后，综合分析下来，不管客户考虑的是功耗、频率稳定性、出错率还是交货时间，时刻跟踪最新的振荡器领域的技术发展，将有助于生产出具有理想性价比的无线/手持设备。