|晶振不仅仅是可以振荡就够了

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晶振相当于人的心脏 , 能跳动 , 整个系统才是“活的” 。 晶振常见有有源晶振、无源晶振 。 有源晶振比较贵 , 但是需要外围电路少 , 供个电就能工作 。 无源晶振价格便宜 , 匹配电路复杂些 。



以无源晶振进行分析 , 以下是无源的参数信息 , 频率FL、load电容CL、频偏、激励功率DL、谐振Rr都是关键参数 。



无源晶振应用一般如图所示:



无源晶振的设计:
1、RF值的设定
在大多数情况下 , 反馈电阻RF是内嵌在振荡器电路内的 。 它的作用是通过引入反馈使反向器的功能等同于放大器 。 Vin和Vout之间增加的反馈电阻 , 使放大器在Vout = Vin时产生偏置 , 迫使反向器工作在线性区域(图中阴影区) 。 工作在线性区的反向器等同于一个反向放大器 , 从而引发晶振起振 。



2、电容CL1、CL2计算
CL1和CL2一般是相等的 , 可以由晶振规格书给的负载电容CL估算出来 。 通过调整CL1/CL2的容值让CL值达到晶振的标定值 。 一般通过晶振匹配测试可以比较容易知道CL1/CL2的合适值 。
估算如下:



3、驱动功率
Drive Level描述了晶振的功耗 。 晶振的功耗必须限制在某一范围内 , 否则石英晶体可能会由于过度的机械振动而导致不能正常工作 。 通常由晶振制造商给出驱动级别的最大值 , 单位是毫瓦 。 超过这个值时 , 晶振就会受到损害 。 驱动级别可以由下式计算得出:



4、外部限流电阻REXT计算
这个电阻与CL2组成一个低通滤波器 , 以确保振荡器的起振点在基频上 , 而不是在其他高次谐波频率点上(避免3次 , 5次 , 7次谐波频率) 。
外部电阻Rext限制驱动强度 , 避免晶振被过分驱动 。 如果RExt值太小 , 晶振上可能会承担太多的功耗 。 如果RExt值太大 , 振荡器无法正常工作 。 大阻值的RExt可以降低激励功率 , 但同时-R也会变化 。
一般设计好晶振电路后 , 打出样板需要发给晶振供应商进行晶振匹配测试 。 通过测试 , 供应商会给出一个最适当的晶振电路参数 。
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