分析测试百科网

搜索

喜欢作者

微信支付微信支付
×

石英晶体振荡子的基础知识(三)

2020.9.28
头像

王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

C-MOS逆变器
C-MOS是互补MOS,组成了相互连接的p和n型MOSFET。
在下图中起到逆变器 (逻辑逆变电路NOT) 的作用。

 

振荡电路
在装有C-MOS逆变器或晶体管的放大电路中,所谓的“振荡电路”就是将输出连接到输入,以便持续放大反馈。
只有通过石英晶体反馈才能选择并放大共振频率的信号。

电路匹配
构成电路的元件 (C-MOS逆变器、石英晶体、电阻和外部负载电容) 组合,会改变振荡特性。
因此,必须组成适当的电容组合,以获得强大的振荡电路。这种检查和调整也称为电路匹配。

标称频率
标称频率是指石英晶体生产商指定的石英晶体频率。
必须要知道的是,由于MCU、PCB和外部负载电容的不同,实际振荡频率会偏离标称频率。

频率容限
是指操作环境中振荡频率最大允许偏差的频率范围。通常根据标称频率用ppm表示。

振荡电路元件:

反馈电阻
在振荡电路中,反馈电阻与C-MOS逆变器并联连接。它可能集成在MCU上。
它的作用是平衡逆变器I/O间的DC电压,而逆变器将起到放大器的作用。
在反馈电阻没有集成在MCU上时,最好使用1Mohm作为外部反馈电阻。

阻尼电阻
阻尼电阻用于振荡电路中C-MOS逆变器的输出端。其作用是减小振荡幅度,以降低降低功率。另一方面,必须注意振荡裕量,因为超额的阻尼电阻会引起振荡停止。
通常阻尼电阻的使用范围是从0到2kΩ,它取决于MCU的特性。

外部负载电容
外部负载电容用于振荡电路接地逆变器的输入端和输出端。
它是直接影响负阻和振荡频率的重要元件。
这些电容在CERALOCK®中称为“负载电容器”。另一方面,在石英晶体中,将其称为“外部负载电容”,以区别于负载电容“Cs”。
通常将两个相同的电容用作外部负载电容。
5到10pF作为外部负载电容是很适合的,这将取决于MCU的特性和安装基板的寄生电容。

二、振荡裕量

振荡裕量是指振荡停止的裕量,这是振荡电路中最重要的术语。该裕量是以石英晶体电阻为基础的比值,表明振荡电路放大能力的大小。理论上来说,在裕量大于或等于1时,振荡电路可以运行。但是,在振荡裕量接近1时,由于振荡启动时间过长等原因,模块运行可能会失败。可以通过增加振荡裕量来解决此类问题。

计算

可以使用如下方法计算振荡裕量:
振荡裕量[倍] = |-R|/R1spec
|-R|: 负阻
R1spec: 规范中规定的石英晶体等效串联电阻最大值。
请参考石英晶体目录或数据表中的R1 spec值。
可以测量实际振荡电路的负阻。
最好使振荡裕量大于或等于5倍。


互联网
仪器推荐
文章推荐