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剖析振蕩電路設計關鍵

jf_78858299 ? 來源: 凱擎小妹 ? 作者: KOAN晶振 ? 2023-05-06 15:04 ? 次閱讀

1.選用公差和諧振阻抗較小的晶體

在采購不同批次晶體時,要保證頻率公差和諧振阻抗的一致性。當晶體放入振蕩電路中,電路的損耗會降低Q值。在線Q值高,可以改善振蕩電路的近端相位噪聲和抖動。往期文章:[《石英晶體的品質因數Q值]

2.選擇合適的激勵功率

隨著晶體的小型化發展趨勢,振蕩的能量需求變小。如果激勵功率過大可能破壞晶體的內部機理,引起振蕩頻率異常、穩定度下降、頻率失真等現象,更為嚴重的導致電極受損。

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電路設計時,KOAN小妹建議您確認所使用的激勵等級絕對不超過最大激勵等級。

不同封裝晶體的激勵等級參考值:

  • 49U/49S/SMD: 100uW (500Max)
  • SMD貼片MHz: 10uW(100Max)
  • 32.768kHz: 0.1uW(0.5Max)

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如果產品設計有缺陷,造成激勵功率不匹配,容易導致振蕩頻率可變范圍變窄,電流異常增大,最后穩定性變差。

如果需要減小驅動功率,可采取以下措施:

  • 增大限流電阻→反相放大器的輸出幅度將會減小→減弱驅動功率
    • 應保證振蕩寬度超過RR的5倍
  • 減小外部負載電容→振蕩電路阻抗將會增加→實際驅動功率隨之減小
  • 負載電容減小,導致振蕩頻率增加。如果超出使用范圍,可采購低負載晶體配合調整。

3.合適的匹配電容(滿足相位條件)

晶體兩端匹配電容愈接近晶體負載容量CL,目標頻率愈精準。增加匹配電容,負載增大,頻率下降,振蕩寬度和振蕩幅度會減小,

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4.振蕩寬限(滿足振幅條件)

石英晶體振蕩器的振幅條件是振蕩起動及能正常持續振蕩的條件,回路上的負性電阻絕對值│-R│。

負性電阻 |- R| = Rtest + Re

Rtest=與晶振串聯連接純電阻

Re=振蕩時的有效電阻=R1(1+C0/CL)^2

建議振蕩寬限為晶振等效串聯電阻RR的5倍之上:│-R│≥ 5RR;電路進入正常振蕩狀態時│-R│變小:達到RR=│-R│。

5.選用合適的振蕩IC

振蕩IC制造商的不同,導致帶來電路常數和電路配置的不同,從而對晶體的振蕩產生影響。

振蕩電路的工作頻率如果不在晶體諧振器標稱頻率范圍內,稱為“不規則振蕩”,我們可以調整阻尼電阻和外部電容來避免不規則振蕩。

6.其它因素:電路,環境

KOAN晶振會根據客戶端電子產品的特殊電路基礎和環境需求,為您精選晶體,提高振蕩電路的穩定性。

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