村田無(wú)源晶振使用指南及注意事項(xiàng)
村田無(wú)源晶振使用的場(chǎng)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(wèn)題。首先我們需要了解村田無(wú)源晶振有哪些基本特性，其次，我們需要知道村田無(wú)源晶振在使用中的基本公式等。
影響無(wú)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。圖一為無(wú)源晶振的基本電路。外部的無(wú)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(wú)源晶振，則會(huì)導(dǎo)致晶振不起振；如果驅(qū)動(dòng)功率過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致輸出頻率偏移。這是因?yàn)楣β蔬^(guò)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(guò)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(guò)下面的公式計(jì)算：
DriveLevel＝I2•Re（W）
其中，I表示通過(guò)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(wèn)題呢？電阻RD常用來(lái)防止晶振被過(guò)分驅(qū)動(dòng)，可用一臺(tái)示波器檢測(cè)OSC輸出腳，如果檢測(cè)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(guò)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(guò)分驅(qū)動(dòng)。這時(shí)就需要用電阻RD來(lái)防止晶振被過(guò)分驅(qū)動(dòng)。判斷電阻RD大小的最簡(jiǎn)單的方法就是串聯(lián)一個(gè)微調(diào)電阻，從0開(kāi)始慢慢調(diào)高，一直到正弦波不在被削平為止，通過(guò)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(wú)源晶振電路的等效電容等于負(fù)載電容時(shí)，無(wú)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(cè)得的實(shí)際頻率比理論值偏小，說(shuō)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(lái)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(cè)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(guò)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(wú)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。
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2017-07-07
