無源晶振使用方法和參數(shù)
發(fā)布日期:2019-12-18
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無源晶振使用的場合特別多,大部分電路中都會(huì)使用到,這也是工程師在做電路設(shè)計(jì)中,需要了解了注意的一些問題。首先我們需要了解村田無源晶振有哪些基本特性,其次,我們需要知道村田無源晶振在使用中的基本公式等。
影響無源晶振穩(wěn)定性的主要有以下幾個(gè)參數(shù):驅(qū)動(dòng)功率、負(fù)載電容和負(fù)性阻抗。為無源晶振的基本電路。外部的無源晶振、匹配電容和IC內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)部分一起組成整個(gè)的振蕩電路。
1)驅(qū)動(dòng)功率
驅(qū)動(dòng)功率表示振蕩晶體單元所需的電功率。如果驅(qū)動(dòng)功率太小不足以驅(qū)動(dòng)無源晶振,則會(huì)導(dǎo)致晶振不起振;如果驅(qū)動(dòng)功率過大,則會(huì)導(dǎo)致輸出頻率偏移。這是因?yàn)楣β蔬^大會(huì)造成晶體的應(yīng)力,從而導(dǎo)致溫度升高。如果在晶體單元上施加過多的驅(qū)動(dòng)功率,可能會(huì)使晶體惡化甚至損壞其特性。驅(qū)動(dòng)功率可以通過下面的公式計(jì)算:
DriveLevel=I2•Re(W)
其中,I表示通過晶體單元的電流,Re表示晶體單元的等效電阻。
那么如何避免這種問題呢?電阻RD常用來防止晶振被過分驅(qū)動(dòng),可用一臺(tái)示波器檢測OSC輸出腳,如果檢測到非常清晰的正弦波,且正弦波的上限值和下限值都符合時(shí)鐘輸入需要,則晶振未被過分驅(qū)動(dòng);相反,如果正弦波形的波峰,波谷兩端被削平,而使波形成為方形,則晶振被過分驅(qū)動(dòng)。這時(shí)就需要用電阻RD來防止晶振被過分驅(qū)動(dòng)。判斷電阻RD大小的最簡單的方法就是串聯(lián)一個(gè)微調(diào)電阻,從0開始慢慢調(diào)高,一直到正弦波不在被削平為止,通過此辦法就可以找到最接近的電阻RD值。
2)負(fù)載電容
理論上,當(dāng)無源晶振電路的等效電容等于負(fù)載電容時(shí),無源晶振輸出的頻率最準(zhǔn)確。而電容具有充放電的功能,電容容值越大,放電越慢,電容容值越小,放電越快。如果測得的實(shí)際頻率比理論值偏小,說明振蕩器振蕩頻率偏慢,電容的放電太慢,等效電容大于負(fù)載電容,需要降低外部的匹配電容。負(fù)載電容公式如下:
CL=(CG//CD)+CS
即:CL=[(CGxCD)/(CG+CD)]+CS
其中,CG、CD表示匹配電容,CS表示雜散電容。
頻率容限和負(fù)載電容的特性關(guān)系,負(fù)載電容越大,頻率容限越小,輸出的頻率越容易調(diào)準(zhǔn)。
3)負(fù)性阻抗
負(fù)性阻抗是用來評(píng)價(jià)振蕩回路品質(zhì)(Q)的指標(biāo)。在某些情況下(老化,溫度變化,電壓變化…等),振蕩回路會(huì)失效,回路可能不起振,因此負(fù)性阻抗(Negativeresistance,-R)的確認(rèn)就變得相對(duì)重要。穩(wěn)定的振蕩回路,負(fù)性阻抗(-R)至少為Crystal阻抗的5倍以上。
1>串聯(lián)電阻R到Crystal的輸出端(Xout);
2>調(diào)整R值,使Crystal由起振至停止振蕩;
3>當(dāng)電路由起振至停止振蕩時(shí),測量R值;
4>得到負(fù)性阻抗|-R|=R+Re,Re=R1(1+C0/CL)^2,R1就是ESR的值。
通過上面的分析,負(fù)載電容CL是非常重要的因素。例如,負(fù)載電容小的晶體,驅(qū)動(dòng)功率小,消耗電流小,啟動(dòng)時(shí)間短,容易起振,同時(shí)也使頻率容限大和更壞的頻率穩(wěn)定度。因此在無源晶振選型時(shí),需要充分考慮到這些特性,這樣才能設(shè)計(jì)出可靠的產(chǎn)品。
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