看FCD-Tech公司如何為微處理器選擇晶振
來源:http://wyss.net.cn 作者:金洛鑫電子 2019年05月10
來自荷蘭的FCD-Tech晶振公司,是重要的頻率控制元器件和微波射頻產(chǎn)品的供應(yīng)商,擁有完整完善的石英晶體和晶體振蕩器產(chǎn)線,與國際上許多知名的微處理器工廠合作。微處理器是一種由一片或少數(shù)幾片大規(guī)模集成電路組成的中央處理器,是許多產(chǎn)品不可缺少的一部分,對(duì)組成的電子元件非常嚴(yán)格,使用在微處理器身上的晶振不僅要尺寸小,而且性能和穩(wěn)定性方面要求也比較高。以下內(nèi)容是FCD-Tech Crystal公司為大家提供的,關(guān)于如何選擇微處理器晶振的技術(shù)信息。
除非在微處理器數(shù)據(jù)表中另有規(guī)定,否則本應(yīng)用筆記可用作選擇晶體的一般指導(dǎo),該晶體可與許多領(lǐng)先的微處理器制造商一起使用。大多數(shù)微處理器都包括一個(gè)帶正反饋電阻(典型值為1MO)的逆變器設(shè)計(jì),帶有一個(gè)可選的串聯(lián)電阻,其值在10歐姆到1K歐姆之間變化(見圖A) 它具有輸入端口(通常稱為XIN,XI,XTALI或類似性質(zhì))和輸出端口(XOUT,XO,XTALO或類似性質(zhì)),用于這兩個(gè)端口之間的晶體單元連接。大多數(shù)芯片都設(shè)計(jì)有一個(gè)選項(xiàng),可以通過外部時(shí)鐘振蕩器驅(qū)動(dòng),輸入到晶體輸入端口,也可以使用外部晶振。
繪制石英晶體振蕩器根據(jù)共振頻率,可以選擇晶體作為基波或泛音模式。通常,28MHz以上的頻率需要第三個(gè)泛音模式以獲得價(jià)格優(yōu)勢和交付。在并聯(lián)模式中,晶體電抗是電感性的,需要兩個(gè)外部電容器(C1)和(C2)來實(shí)現(xiàn)必要的振蕩相移。無論晶體處于基本模式還是泛音模式,都需要C1和C2。C1和C2的值由芯片制造商規(guī)定,從6pF到47pF不等。
C1和C2可能不平衡,即值相等,但有時(shí)會(huì)以特定比率(C1/C2)偏移以獲得最佳性能,具體取決于晶體和放大器特性以及電路板布局。圖B示出了基模操作的典型配置。在泛音模式中,需要額外的電感器L1和電容Cc來選擇第三泛音模式,同時(shí)抑制或拒絕基模。選擇第三泛音石英晶振電路中的L1和Cc值以滿足以下條件。來自串聯(lián)諧振電路的L1,Cc分量的頻率低于基頻,這使得電路在基頻下看起來是電感性的。這種情況不利于基模的振蕩。
來自并聯(lián)諧振電路的L1,Cc和C2分量的頻率大約在基波和第三泛音頻率之間的中間。這種情況使電路在第三泛音頻率處電容,這有利于在所需的泛音模式下的振蕩。(見圖C)
在標(biāo)準(zhǔn)泛音模式下,C2值從10pF到30pF不等。Cc值應(yīng)選擇至少為C2值的10倍,因此其等效C-equiv。將近似值。不同晶體頻率的L1典型值:
圖D示出了40.320MHz,第三泛音模式操作的典型電路配置。
負(fù)電阻測量:
當(dāng)晶振在振蕩電路中作為感應(yīng)無功電抗被驅(qū)動(dòng)時(shí),晶體單元和振蕩電路之間的關(guān)系如圖E所示。為了改善振蕩電路的起始條件,可以增加振蕩電路的值。負(fù)電阻-R-振蕩電路的哪個(gè)參數(shù)。如果沒有很大負(fù)電阻(較小負(fù)電阻)的電路與具有較大諧振電阻的晶體單元組合,則啟動(dòng)條件將變得更糟。振蕩電路應(yīng)設(shè)計(jì)成使得負(fù)電阻值為諧振電阻的5至10倍。 還需要將負(fù)載電容的中心值(確定振蕩頻率的絕對(duì)值)和可變范圍(振蕩頻率的微調(diào)范圍)保持在振蕩電路中的最佳值。
負(fù)阻測量程序:
-打開所用主電路中晶體單元的任一端,并將可變電阻器串聯(lián)插入諧振器單元,如圖E所示。
-改變電阻值以檢查當(dāng)時(shí)觀察到的振蕩極限和電阻(歐姆)。在這種情況下,必須打開和關(guān)閉電源電路。
-電路中的負(fù)電阻(-R)是通過上述方法獲得的值與壓電晶體的諧振電阻R1之和。
-該測量應(yīng)在工作頻率的上限和下限進(jìn)行
除非在微處理器數(shù)據(jù)表中另有規(guī)定,否則本應(yīng)用筆記可用作選擇晶體的一般指導(dǎo),該晶體可與許多領(lǐng)先的微處理器制造商一起使用。大多數(shù)微處理器都包括一個(gè)帶正反饋電阻(典型值為1MO)的逆變器設(shè)計(jì),帶有一個(gè)可選的串聯(lián)電阻,其值在10歐姆到1K歐姆之間變化(見圖A) 它具有輸入端口(通常稱為XIN,XI,XTALI或類似性質(zhì))和輸出端口(XOUT,XO,XTALO或類似性質(zhì)),用于這兩個(gè)端口之間的晶體單元連接。大多數(shù)芯片都設(shè)計(jì)有一個(gè)選項(xiàng),可以通過外部時(shí)鐘振蕩器驅(qū)動(dòng),輸入到晶體輸入端口,也可以使用外部晶振。
繪制石英晶體振蕩器根據(jù)共振頻率,可以選擇晶體作為基波或泛音模式。通常,28MHz以上的頻率需要第三個(gè)泛音模式以獲得價(jià)格優(yōu)勢和交付。在并聯(lián)模式中,晶體電抗是電感性的,需要兩個(gè)外部電容器(C1)和(C2)來實(shí)現(xiàn)必要的振蕩相移。無論晶體處于基本模式還是泛音模式,都需要C1和C2。C1和C2的值由芯片制造商規(guī)定,從6pF到47pF不等。
C1和C2可能不平衡,即值相等,但有時(shí)會(huì)以特定比率(C1/C2)偏移以獲得最佳性能,具體取決于晶體和放大器特性以及電路板布局。圖B示出了基模操作的典型配置。在泛音模式中,需要額外的電感器L1和電容Cc來選擇第三泛音模式,同時(shí)抑制或拒絕基模。選擇第三泛音石英晶振電路中的L1和Cc值以滿足以下條件。來自串聯(lián)諧振電路的L1,Cc分量的頻率低于基頻,這使得電路在基頻下看起來是電感性的。這種情況不利于基模的振蕩。
圖D示出了40.320MHz,第三泛音模式操作的典型電路配置。
當(dāng)晶振在振蕩電路中作為感應(yīng)無功電抗被驅(qū)動(dòng)時(shí),晶體單元和振蕩電路之間的關(guān)系如圖E所示。為了改善振蕩電路的起始條件,可以增加振蕩電路的值。負(fù)電阻-R-振蕩電路的哪個(gè)參數(shù)。如果沒有很大負(fù)電阻(較小負(fù)電阻)的電路與具有較大諧振電阻的晶體單元組合,則啟動(dòng)條件將變得更糟。振蕩電路應(yīng)設(shè)計(jì)成使得負(fù)電阻值為諧振電阻的5至10倍。 還需要將負(fù)載電容的中心值(確定振蕩頻率的絕對(duì)值)和可變范圍(振蕩頻率的微調(diào)范圍)保持在振蕩電路中的最佳值。
負(fù)阻測量程序:
-打開所用主電路中晶體單元的任一端,并將可變電阻器串聯(lián)插入諧振器單元,如圖E所示。
-改變電阻值以檢查當(dāng)時(shí)觀察到的振蕩極限和電阻(歐姆)。在這種情況下,必須打開和關(guān)閉電源電路。
-電路中的負(fù)電阻(-R)是通過上述方法獲得的值與壓電晶體的諧振電阻R1之和。
-該測量應(yīng)在工作頻率的上限和下限進(jìn)行
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