晶振参数详解

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中央基础路,钟信的频200M用P频率(1/范围频率 况? 晶振是石英央处理器(CP础上的,时钟只要是包含也是在芯片如下图所示信号,   这个周期性频率,也是工MHz之间,PLL(锁相环)输出信号的率稳定度(Fr/106),是相对比如,12M围是(119997另外,还有率相对于基准我们经常还这些与晶体石英晶体有1 英晶体谐振器PU)执行指令钟信号频率越含CPU的电子片内部被集成示的有源晶振性输出信号的工程师在电路比如32768H)将低频进行的频率不可避requency Sta对标称频率的MHz晶振偏差760~120002有一个温度频准温度时工作还看到其它的体的物理特性有一种特性,如Au 晶振器(quartz cry令所必须的时越高,通常CP子产品,都至成,它被称为振,在外部施加标称频率(路设计和元件选Hz、8MHz、1行倍频至1G避免会有一定bility),用单的变化量,此差为±20ppm240Hz) 频差(Frequen作频率的允许偏一些参数,比性有关。我们如果在晶片某uthor: Jackie Lo All振参数详ystal oscillator时钟频率信号PU的运行速至少包含一个CPU的心脏加适当的电压Normal Freq选购时首要关12MHz、24MHz以上。 的偏差,我们单位ppm来表此值越小表示,表示它的频ncy Stability 偏离,它的单比如负载电容先了解一下晶某轴向上施加ong rightsreserved,详解 r)的简称,号,CPU一切速度也就越快个时钟源,就算脏。 压后,就可以uency),就是关注的参数。MHz、125MH们用频率误差表示,即百万示精度越高。频率偏差为vs Temp)表单位也是pp容、谐振电阻晶体,如下图 加压力时,相NOSpreading也称有源晶切指令的执行。 算外面看不到以输出预先设是晶体元件规。晶振常用标Hz等,更高的差(Frequen万分之一(pa 12×20Hz=±表示在特定温m。 阻、静电容等图所示  相应施力的方withoutAuthor振,它能够产行都是建立在到实际的晶振设置好的周期规格书中所指标称频率在1的输出频率也ncy Tolerancearts per millio±240Hz,即频温度范围内,等参数,是神方向会产生一ization 产生在这个振电性时 指定1~也常e)或on)频率工作马情一定的电位电场频率高)图如位 相反的,在如果在石英场,尽管这种率与晶片的固相等时,机将石英晶片如下所示:   下图是一个 2 在晶体的某些英晶片上加上交变电场的固有频率(与机械振动的幅片按一定的形个在谐振频率Au 些轴向施加电场上交变电压,晶电压极其微弱切割后的晶片幅度将急剧增加形状进行切割率附近有与晶体uthor: Jackie Lo All 场时,会使晶晶体就会产生弱,但其振动片尺寸有关,加,这种现象 后,再用两个 体谐振器具有ong rightsreserved,晶体产生机械生机械振动,动频率是十分,晶体愈薄,象称为“压电个电极板夹住有相同阻抗特NOSpreading 械变形;  机械形变振分稳定的。当切割难度越电谐振”。  住就形成了无 特性的简化电withoutAuthor振动又会产生当外加交变电越大,谐振频无源晶振,其电路。 ization 生交变压的频率越其符号  消, 其中:C1为L1为R1为C0为这个等效电当R1、L1、因此,支路3 为动态等效串为动态等效串为动态等效串为静态电容,电路有如下图C1串联支路路相当于只有Au 串联电容;串联电感; 串联电阻,它相当于两个所示的频响特路发生谐振的有等效串联电uthor: Jackie Lo All它是晶体内部个电极板之间特性曲线:的频率即串联阻R1。 ong rightsreserved,部摩擦性当量间的电容量;联谐振频率(NOSpreadingFr),此时容withoutAuthor 容抗与感抗相 ization  互抵称频其表性能    在于 一个这个频率是频率、确定频表达式如下所等效串联电能好坏的重要          R1越大,Q于它具有很高等效电路还个电感,如下此时的频率 4 是晶体的自然频率调整范围所示: 电阻R1决定晶要参数,它与     Q值越低,会高的品质因素还有一个反谐下图所示:  率如下图所示Au 然谐振频率,它、设置频率微晶体元件的品L1和C1有如会导致频率不素。  谐振频率fL(并示:  uthor: Jackie Lo All 它在高稳晶振微调装置等要品质因数,品如下关系:不稳定,反之并联谐振频率ong rightsreserved,振的设计中,要求时的设计品质因数又称之,Q值越高率),此时串NOSpreading是作为使晶计参数(但不 称机械Q值, ,频率越稳定联支路呈现为 withoutAuthor晶振稳定工作不是标称频率它是反映谐定,晶体的特为感抗,相当ization 于标率),振器特点当于 荡电率,的范频率 通常厂家的电路中时,它这个频率由范围内调节晶当负载电容串接的小电率如下式所示其中,C1远 当负载电容5 的晶振元件数它一般还会与振荡电路的相晶体频率。 容与晶体串联电容CL可以使示: 远远小于C0+C容与晶体并联Au 数据手册给出负载电容相联相位和有效电联时,如下图所使石英晶体的CL  联时,如下图所uthor: Jackie Lo All的标称频率不联接,共同作电抗确定,通所示:  的谐振频率在所示:  ong rightsreserved,不是Fr或FL,作用使晶体工通过改变电路在一个小范围NOSpreading,实际的晶体工作于Fr和路的电抗条件围内调整,此 withoutAuthor体元件应用于FL之间的某个件,就可以在此时新的负载ization 于振个频在有限  载谐振体的的测同样,并联从实际效果的绝大多数应测试指标参数 当晶体元件6 联的负载CL也果上看,对于应用时所表现数,也就是本件与外部电容Au 也可以小范围于给定的负载现的实际频率本文最开头介容相连接时(uthor: Jackie Lo All围调整谐振频电容值,F’r,也是制造厂绍的晶振标称并联或串联ong rightsreserved,频率,相应的与F’L两个频厂商为满足用称频率, ),在负载谐NOSpreading负载谐振频率频率是相同的用户对产品符谐振频率时的withoutAuthor率如下式:  的,这个频率符合标称频率的电阻即为负ization   是晶率要求载谐振电一个构成可使 的电CL1、电阻RL,它总晶体本身是个串联型振荡成LC电路。在使电路进入谐 并联型振荡电路。晶振的CL2、R1、R7 总是大于晶体是不能产生振荡器电路,其在这个电路中谐振状态,输荡器电路如下的两个引脚与R2,组成一个Au 体元件本身的振荡信号的,必其中,晶体管中,石英晶体输出波形为方波下图所示,这种芯片(如单片个皮尔斯振荡uthor: Jackie Lo All谐振电阻。 必须借助于相Q1、Q2构成体相当于一个波。 种形式读者可片机)内部的荡器(Pierce ong rightsreserved,  相应的外部振成的两级放大个电感,CS为可能见得更多的反相器相连oscillator)NOSpreading振荡器电路才大器,石英晶为可变电容器多些,一般单连接,再结合withoutAuthor才能实现,下晶体X1与电容器,调节其容单片机都会有合外部的匹配ization 图是容CS量即 有这样配电容电容振回率,电容其损 中跨效负荡器上图中,U1容,接地点就回路即石英晶主要用与微R1是反馈电容组成网络,损坏。 这里涉及到跨接晶体两端负载谐振电阻器的工作频率负载电容的其中,CS为8 1为增益很大就是分压点。晶体两端来看微调频率和波电阻(一般≥提供180度到晶振的一个端的总的有效阻,与晶体一起率微调到标称的公式如下所为晶体两个管Au 大的反相放大以接地点即分看,形成一个正波形,并影响≥1MΩ),它相移,同时起个非常重要的效电容(不是起决定振荡器称值。 所示: 管脚间的寄生uthor: Jackie Lo All大器,CL1、CL分压点为参考正反馈以保证幅度。 X1是它使反相器在起到限制振荡参数,即负载晶振外接的匹器电路的工作电容(Shuntong rightsreserved,2为匹配电容考点,输入和证电路持续振是晶体,相当振荡初始时处荡幅度,防止载电容CL(L匹配电容),作频率,通过t CapacitanceNOSpreading容,是电容三和输出是反相振荡,它们会当于三点式里处于线性工作止反向器输出Load capacita主要影响负过调整负载电 e) withoutAuthor 三点式电路的相的,但从并会稍微影响振里面的电感 作区,R2与出对晶振过驱ance),它是负载谐振频率电容,就可以ization 分压并联谐振荡频匹配驱动将是电路和等将振容C电容  配外繁杂 CD表示晶体CO、外加匹配CG表示晶体容CI、外加匹一般CS为1 (这里假设比如规格书则CD=CG=34这么复杂, 有源晶振将外围电路,不杂的公式计算 封装后的“9 体振荡电路输配电容CL2,即体振荡电路输匹配电容CL1,1pF左右,CI设CS=0.8pF,C书上的负载电4.4pF,计算我看不懂,将所有与无源不同的输出频算来计算去,“盒子”示意Au 输出管脚到地即CD=CPCB+CO输入管脚到地即CG=CPCB+与CO一般为CI=CO=5pF,C电容值为18pF出来的匹配我想用更简源晶振及相关率应用时,只可以节省很意图如下所示uthor: Jackie Lo All地的总电容,包O+CL2 地的总电容,+CI+CL1 为几个皮法,CPCB=4pF)。F,则有 电容值CL1=C单更稳定更精的振荡电路封只需要采购一多脑细胞做其: ong rightsreserved,包括PCB走线包括PCB走具体可参考CL2=25pF 精确的器件,封装在一个一个相应频率其它更多意义NOSpreading线电容CPCB、线电容CPCB、考芯片或晶振有木有?有“盒子”里,率的“盒子”义的工作。  withoutAuthor芯片管脚寄、芯片管脚寄振的数据手册有! 不必手动精即可,不再 ization 生电寄生  精确匹再使用1 更多精彩文 10 文章可关注《Au 电子制作站uthor: Jackie Lo All 中国》微信号ong rightsreserved,号dzzzzcn NOSpreadingwithoutAuthor ization  

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