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          名詞解釋

          無源晶振使用方法和參數

          發布日期:2019-12-18 點擊次數:2065
          無源晶振使用的場合特別多,大部分電路中都會使用到,這也是工程師在做電路設計中,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。
            影響無源晶振穩定性的主要有以下幾個參數:驅動功率、負載電容和負性阻抗。為無源晶振的基本電路。外部的無源晶振、匹配電容和IC內部的驅動部分一起組成整個的振蕩電路。
            1)驅動功率
            驅動功率表示振蕩晶體單元所需的電功率。如果驅動功率太小不足以驅動無源晶振,則會導致晶振不起振;如果驅動功率過大,則會導致輸出頻率偏移。這是因為功率過大會造成晶體的應力,從而導致溫度升高。如果在晶體單元上施加過多的驅動功率,可能會使晶體惡化甚至損壞其特性。驅動功率可以通過下面的公式計算:
            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動,可用一臺示波器檢測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鐘輸入需要,則晶振未被過分驅動;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,則晶振被過分驅動。這時就需要用電阻RD來防止晶振被過分驅動。判斷電阻RD大小的最簡單的方法就是串聯一個微調電阻,從0開始慢慢調高,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)負載電容
            理論上,當無源晶振電路的等效電容等于負載電容時,無源晶振輸出的頻率最準確。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,等效電容大于負載電容,需要降低外部的匹配電容。負載電容公式如下:
            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。
            頻率容限和負載電容的特性關系,負載電容越大,頻率容限越小,輸出的頻率越容易調準。
            3)負性阻抗
            負性阻抗是用來評價振蕩回路品質(Q)的指標。在某些情況下(老化,溫度變化,電壓變化…等),振蕩回路會失效,回路可能不起振,因此負性阻抗(Negativeresistance,-R)的確認就變得相對重要。穩定的振蕩回路,負性阻抗(-R)至少為Crystal阻抗的5倍以上。
            1>串聯電阻R到Crystal的輸出端(Xout);
            2>調整R值,使Crystal由起振至停止振蕩;
            3>當電路由起振至停止振蕩時,測量R值;
            4>得到負性阻抗|-R|=R+Re,Re=R1(1+C0/CL)^2,R1就是ESR的值。
            通過上面的分析,負載電容CL是非常重要的因素。例如,負載電容小的晶體,驅動功率小,消耗電流小,啟動時間短,容易起振,同時也使頻率容限大和更壞的頻率穩定度。因此在無源晶振選型時,需要充分考慮到這些特性,這樣才能設計出可靠的產品。
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