晶體諧振器也稱為無源晶振(crystal),在電路中需要借助外部電路起振,自身無法起振。晶體振蕩器也叫有源晶振(oscillator),因其自身結構內部有振蕩片,其自身能夠振蕩。
晶振符號
晶振是RTC電路的“心跳”發生器,選擇好的晶振,保障線路板的經久耐用性。然而難免會碰到晶振停振的問題。晶振的作用就是各部分提供基準頻率,它是時鐘電路中最重要的部件。晶振就像個標尺,工作頻率不穩定會造成相關設備工作頻率不穩定,自然容易出現問題。在實際應用中,遇到晶振停振,要結合實際情況和產品規格進行判斷。
弦振蕩電路就是一個沒有輸入信號(實際輸入信號為噪聲)的帶選頻網絡的正反饋放大電路,如下圖所示。“A”為RTC電路振蕩端內部放大部分的傳遞函數,采用反相器并聯電阻結構,作用為信號放大;“F”為外部反饋網絡傳遞函數,一般采用晶振并聯電容結構,起選頻作用。
振蕩起振條件為:
(1) A*F≥1(振幅振蕩條件)
(2)
(相位振蕩條件)
這樣,在接通電源后,振蕩電路就能自行建立振蕩,或者說能夠自激,最后趨于穩定平衡。
影響起振的因素有電源供電電壓、晶振負載電容、晶振的ESR值,RTC電路的內部的負阻抗。
以下列舉幾個常見晶振不起振的原因:
(1)負載電容或匹配電容與晶振不匹配或者電容質量有問題。
(2)PCB板受潮,導致阻抗不匹配而不能起振。
(3)振蕩端口外圍布線過長或過粗,導致寄生電容過大。
(4)晶振兩腳之間有走線或晶振周圍有強干擾信號線經過。
(5)供電電壓過低。
RTC電路晶振外圍注意事項:
(1) 在PCB布線時晶振電路的走線應盡量短,晶振盡可能靠近IC,并注意走線不宜過粗。走線越粗,其線上的寄生電容越大,當電容過大時會影響振蕩的穩定性。杜絕在晶振兩腳間走線,振蕩器電路旁邊要避免有高頻信號經過。
不建議如下走線方式:
如下圖的布線方式較為推薦:
(2) 注意晶振兩端的電容大小,在使用我司RTC電路時,我司通常建議使用15pF以下的電容。若需要調節計時精度,可對電容容值進行微調。
(3)由于RTC電路通常需要考慮低功耗,以適應電池供電的應用,因此RTC電路內部的負阻抗一般不會設計的太大。為了保證晶振可以穩定起振,考慮到阻抗匹配,在使用我司RTC電路時,建議選用阻抗在40KΩ以下的晶振。
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