有源晶振型号众多,而且每一种型号的引脚定义都有所不同,接法也不同.有源晶振的使用极其广泛,但凡在电子产品中都会出现它的身影,使用在普通家电,普通电器,智能化产品,科技产品等电子相关产品.有源晶振是用石英晶体组成的,石英晶片之所以能当为振荡器使用,是基于它的压电效应:在晶片的两个极上加一电场,会使晶体产生机械变形;在石英晶片上加上交变电压,晶体就会产生机械振动,同时机械变形振动又会产生交变电场,虽然这种交变电场的电压极其微弱,但其振动频率是十分稳定的.下面康比电子本篇文章主要了解有源晶振的振荡器的一些知识.
下面介绍由晶体单元组成的典型振荡电路.例如,使用的元素常数.
CL=(C1xC2)/C1+C2)+杂散电容
杂散电容可在2pF到6pF之间变化.

1. 当在C-MOS振荡电路中使用时,电路图中的Rd是必不可少的,以将驱动电平保持在规定值内并获得稳定的振荡频率.
2. C1和C2应在10~31pF的范围内使用.如果在低于或高于30pF的情况下使用C1和C2,则振荡可能容易受到电路条件的影响,驱动电平可能增加或负电阻可能降低,从而导致不稳定的振荡.
3. 晶体振荡电路的布局应尽可能短
4. 应减少电路和接地图案之间的杂散电容.
5. 应避免晶体振荡电路图案在其他电路图案上的交叉.
6. 超声波清洁可能导致有源晶振晶体单元的劣化.

图A

应用说明:为微处理器选择晶振
除非在微处理器数据表中另有规定,否则本应用笔记可用作选择晶振的一般指导,该晶体可与许多领先的微处理器制造商一起使用.
大多数微处理器都包括一个带正反馈电阻(典型值为1MO)的逆变器设计,带有一个可选的串联电阻,其值在10欧姆到1K欧姆之间变化(见图A)
它具有输入端口(通常称为XIN,XI,XTALI或类似性质)和输出端口(XOUT,XO,XTALO或类似性质),用于这两个端口之间的晶体单元连接.大多数芯片都设计有一个选项,可以通过外部时钟振荡器驱动,输入到晶体输入端口,也可以使用外部晶振.

图B

根据共振频率,可以选择晶体作为基波或泛音模式.通常,28MHz以上的频率需要第三个泛音模式以获得价格优势和交付.
在并联模式中,石英晶振电抗是电感性的,需要两个外部电容器(C1)和(C2)来实现必要的振荡相移.无论晶体处于基模还是泛音模式,都需要C1和C2.C1和C2的值由芯片制造商规定,从6pF到47pF不等.
C1和C2可能不平衡,即值相等,但有时会以特定比率(C1/C2)偏移以获得最佳性能,具体取决于晶体和放大器特性以及电路板布局.图B示出了基模操作的典型配置.
在泛音模式中,需要附加电感器L1和电容Cc来选择第三泛音模式,同时抑制或拒绝基模.选择第三泛音晶体电路中的L1和Cc值以满足以下条件.
来自串联谐振电路的L1,Cc分量的频率低于基频,这使得电路看起来在基频上是电感性的.这种情况不利于基模的振荡.
来自并联谐振电路的L1,Cc和C2分量的频率大约在基波和第三泛音频率之间的中间.这种情况使电路在第三泛音频率处电容,这有利于在所需的泛音模式下的振荡.(见图C)

图C

在标准泛音模式下,C2值从10pF到30pF不等.Cc值应选择至少为C2值的10倍,因此其等效C-equiv.将近似值.
不同晶体频率的L1典型值:

图D示出了40.320MHz,第三泛音模式操作的典型电路配置.

图D

应用说明:负电阻测量
当晶体单元作为振荡电路中的感应无功电抗被驱动时,晶体单元和振荡电路之间的关系如图E所示.为了改善振荡电路的启动条件,可以增加振荡电路的值.负电阻-R-振荡电路的哪个参数.如果没有很多负电阻(较小的负电阻)的电路与具有较大谐振电阻的贴片晶振晶体单元组合,则起始条件将变得更糟.振荡电路的设计目标应使负电阻值为谐振电阻的5至10倍.

图E

还需要将负载电容的中心值(确定振荡频率的绝对值)和可变范围(振荡频率的微调范围)保持在振荡电路中的最佳值.
负阻测量程序
• 打开所用主电路中有源晶振晶体单元的任一端,并将可变电阻器串联插入晶体单元,如图E所示.
• 更改电阻值以检查当时观察到的振荡极限和电阻(欧姆).在这种情况下,必须打开和关闭电源电路.
• 电路中的负电阻(-R)是通过上述方法获得的值与晶体的谐振电阻R1之和.
• 该测量应在工作频率的上限和下限进行

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