石英晶体振荡器因产品的高精度,高性能等特点,早已被广泛应用在各式各样的电子产品中,石英晶振的出现给社会及科技带来了巨大的福音,让更多的智能化,高技术的产品公众于世.石英晶体振荡器与石英晶体谐振器都是提供稳定电路频率的一种电子器件.石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应来起振,而石英晶体谐振器是利用石英晶体和内置IC共同作用来工作的.振荡器直接应用于电路中,谐振器工作时一般需要提供3.3V电压来维持工作.振荡器比谐振器多了一个重要技术参数:谐振电阻(RR),谐振器没有电阻要求.RR的大小直接影响电路的性能,因此这是各商家竞争的一个重要参数.下面主要介绍一下石英晶体振荡器电路应用笔记
穿孔振荡器的基本拓扑
集成电路内部有一个反相放大器(相移ca.180)形成振荡器电路的一部分.外部电路由石英晶体Cx1,Cx2和Rv以及另一个ca相移组成.180,以满足360(或0)的反馈要求,并使电路能够以石英晶振给出的频率振荡.
集成电路的特点:
Rout,Cout:振荡器集成电路的输出电阻/输出电容
Rin林:
振荡器集成电路的输入电阻/电容(起始值互补金属氧化物半导体:1M/3pF)
这些值应在制造商的集成电路数据表中说明,但很少具体说明,尽管它们对电路设计很重要.路由器可以通过已知负载电阻上的压降来计算.
晶振的特性:
(扩展等效电路)
这些值在石英晶体制造商的数据表中规定.通过使用网络分析仪分析一批石英晶体,可以找到精确的数值.
石英晶体周围的组件:
(简化等效电路)
(扩展等效电路)
FL石英晶体的标称频率
R1石英晶体的电子自旋共振(通常指定为上限)
C0石英晶体的静态电容(通常指定为上限)
C1石英晶体的动态(运动)电容(很少指定)
CH1,CH2连接电容(ca.0,8pF),因为包括在C0
石英晶体的额定负载电容石英晶体的L1动态电感(很少说明)
这些值在晶振厂家的数据表中规定.通过使用网络分析仪分析一批石英晶体,可以找到精确的数值.集成电路输入端的有效电容为集成电路Cin值,印刷电路板杂散电容(4~6pF),石英晶体CH2体电容(0,8pF)和分立电容C12之和.
起始值:1,1...1,2xCL
集成电路输出端的有效电容为印刷电路板杂散电容(4~6pF),石英晶体CH1(约0,8pF)和分立电容C11之和.起始值:2xCa
串联电阻(应始终在布局中提供,即使后来填充了0欧姆).设计中的有效串联电阻是Rv和Rout之和.
杂散电容可以通过例如测量未填充的印刷电路板来找到.
模拟:
Geyer晶振公司提供YQUARTZ应用程序,这是一个工具,用于模拟和优化皮尔斯石英晶体振荡器的特性.通过输入上述值,您可以可视化和改变由石英晶体和周围元件组成的反馈电路的幅度和相位特性,以便在不超过石英晶体最大驱动电平的情况下实现可靠振荡.
实施/布局:
布局需要特别注意:低电容短走线,对称布局,无过孔,附近无"热"走线.如果不能避免过孔,它们应该对称放置.
验证:
石英晶体振荡器的正确功能必须在原型印刷电路板上验证,因为寄生电容和电阻事先是未知的,电阻和电容的值必须根据石英晶体振荡器的预期功能进行调整.
必须使用有源晶振低电容探头(<=2pF)进行测量,因为电容大于10pF的普通探头会完全改变设置,使所有测量都无效.如果没有低电容探头,可以暂时将一个小陶瓷电容器(1~2pF)与探头串联进行测量.然而,在给定频率下重新校准分频比是不可避免的.
