晶振相當(dāng)于人的心臟，晶振被譽(yù)為電子產(chǎn)品中的“心臟”,在電子設(shè)備中無(wú)處不在，是數(shù)字電路中時(shí)鐘頻率、基準(zhǔn)頻率信號(hào)不可或缺的基礎(chǔ)元器件，晶振的選型至關(guān)重要，不僅僅是起振就可以了，沒(méi)有做好電路評(píng)估會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品在使用上的偶發(fā)性的不良。

以無(wú)源晶振進(jìn)行分析，以下是無(wú)源的參數(shù)信息，頻率FL、load電容CL、頻偏、激勵(lì)功率DL、諧振Rr都是關(guān)鍵參數(shù)。

  

無(wú)源晶振應(yīng)用一般如圖所示：

無(wú)源晶振的設(shè)計(jì)：

 

1、RF值的設(shè)定

在大多數(shù)情況下，反饋電阻RF是內(nèi)嵌在振蕩器電路內(nèi)的。它的作用是通過(guò)引入反饋使反向器的功能等同于放大器，Vin和Vout之間增加的反饋電阻，使放大器在Vout ＝ Vin時(shí)產(chǎn)生偏置，迫使反向器工作在線(xiàn)性區(qū)域(圖中陰影區(qū))。工作在線(xiàn)性區(qū)的反向器等同于一個(gè)反向放大器，從而引發(fā)晶振起振。

  

2、電容CL1、CL2計(jì)算

CL1和CL2一般是相等的，可以由晶振規(guī)格書(shū)給的負(fù)載電容CL估算出來(lái)。通過(guò)調(diào)整CL1/CL2的容值讓CL值達(dá)到晶振的標(biāo)定值。一般通過(guò)晶振匹配測(cè)試可以比較容易知道CL1/CL2的合適值。

 

估算如下：

  

3、驅(qū)動(dòng)功率

Drive Level描述了晶振的功耗。晶振的功耗必須限制在某一范圍內(nèi)，否則石英晶體可能會(huì)由于過(guò)度的機(jī)械振動(dòng)而導(dǎo)致不能正常工作。通常由晶振制造商給出驅(qū)動(dòng)級(jí)別的最大值，單位是毫瓦。超過(guò)這個(gè)值時(shí)，晶振就會(huì)受到損害。驅(qū)動(dòng)級(jí)別可以由下式計(jì)算得出：

  

4、外部限流電阻REXT計(jì)算

這個(gè)電阻與CL2組成一個(gè)低通濾波器，以確保振蕩器的起振點(diǎn)在基頻上，而不是在其他高次諧波頻率點(diǎn)上(避免3次，5次，7次諧波頻率)，它的作用是限制晶振的驅(qū)動(dòng)級(jí)別，如果晶振的功耗超過(guò)晶振制造商的給定值，外部電阻RExt是必需的，用以避免晶振被過(guò)分驅(qū)動(dòng)。如果晶振的功耗小于晶振制造商的給定值，就不推薦使用RExt了，它的值可以是0?。

 

外部電阻Rext限制驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度，避免晶振被過(guò)分驅(qū)動(dòng)。如果RExt值太小，晶振上可能會(huì)承擔(dān)太多的功耗。如果RExt值太大，振蕩器無(wú)法正常工作。大阻值的RExt可以降低激勵(lì)功率，但同時(shí)-R也會(huì)變化。

 

一般設(shè)計(jì)好晶振電路后，打出樣板需要發(fā)給晶振供應(yīng)商進(jìn)行晶振匹配測(cè)試。通過(guò)測(cè)試，供應(yīng)商會(huì)給出一個(gè)最適當(dāng)?shù)木д耠娐穮?shù)。