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深入了解石英Oscillator?這幾個(gè)方面是必經(jīng)之路
深入了解石英Oscillator?這幾個(gè)方面是必經(jīng)之路
電子行業(yè)正在更新?lián)Q代,各種各樣的電子產(chǎn)品也層出不窮,并且隨著發(fā)展,如今電子行業(yè)對于有源晶振的需求正在穩(wěn)步增長;所以廣大用戶必須要開始對振蕩器有一定的了解了,以便了解這類產(chǎn)品的工作原理;那么問題來了,怎么才算深入了解呢?又該從哪些方面下手會比較好呢?這其中都是大有講究的.
什么是振蕩器?振蕩器是一種產(chǎn)生重復(fù)信號的電子電路.該信號可以根據(jù)應(yīng)用以多種形式出現(xiàn).某些應(yīng)用程序需要基本時(shí)鐘來維持進(jìn)程的操作間隔.其他應(yīng)用要求時(shí)鐘具有非常干凈的波形和緊密的穩(wěn)定性,以產(chǎn)生高質(zhì)量的通信和數(shù)據(jù)傳輸.
那么這首先就是其工作原理了,了解工作原理不僅能夠讓我們在應(yīng)用過程中更加順暢,還能夠?yàn)槟憷斫夂罄m(xù)文章提供保障.好了,閑話不多說,石英晶體振蕩器的工作原理到底是怎么樣的呢?
振蕩器電路背后的原理是穩(wěn)定的穩(wěn)態(tài)輸出信號.實(shí)現(xiàn)此目的的一種方法是使用正反饋回路.此處,輸出電壓的一部分被反饋到輸入,而沒有凈相移,因此增強(qiáng)了輸出信號.然后,信號被放大并再次環(huán)回,導(dǎo)致輸出信號增大.反饋環(huán)路中的增益需要控制為單位增益,否則信號將被削波和失真.
振蕩器的啟動時(shí)間也是關(guān)鍵,啟動時(shí)間是有源石英晶振首次開啟的時(shí)間.在此期間,將存在不穩(wěn)定,直到振蕩穩(wěn)定為止.啟動時(shí)間通常以微秒(µS)為單位,但是它與頻率有關(guān),并由反饋環(huán)路控制.閉環(huán)增益的大小對啟動時(shí)間有很大的影響.對閉環(huán)增益產(chǎn)生負(fù)面影響的因素包括驅(qū)動電平低,晶體電容負(fù)載(CL)的值較高以及等效串聯(lián)電阻(ESR).低增益會導(dǎo)致啟動時(shí)間過長,而高增益會導(dǎo)致啟動完全失敗或過度驅(qū)動晶體結(jié)構(gòu).理想增益取決于振蕩器電路的負(fù)電阻,在這種情況下,驅(qū)動器必須克服負(fù)電阻才能啟動并建立振蕩器輸出.因此,振蕩器頻率直接影響啟動時(shí)間,因此,對于KHz振蕩器,循環(huán)時(shí)間要比MHz振蕩器長得多.增益裕度差是kHz振蕩器中的常見問題,因?yàn)轵?qū)動電平低一個(gè)數(shù)量級,而晶體ESR則高一個(gè)數(shù)量級.為了克服這些問題,需要進(jìn)行仔細(xì)的設(shè)計(jì),以使驅(qū)動器級別與合適的CL和ESR值匹配.
還有就是負(fù)電阻,為了獲得最佳性能,必須以增強(qiáng)負(fù)電阻的方式設(shè)計(jì)振蕩器電路,有時(shí)將其稱為振蕩余量.負(fù)電阻的確定是通過串聯(lián)可變電阻來實(shí)現(xiàn)的.為了使電路運(yùn)行良好,可靠,建議負(fù)極電阻至少為晶振單元規(guī)定的最大等效串聯(lián)電阻值的五倍.負(fù)電阻的值超過晶體單元最大電阻的五倍甚至更好.由于負(fù)電阻會在高溫下降低,因此建議在工作范圍的最高溫度下進(jìn)行測試.
想要深入了解石英晶體振蕩器的話,啟動時(shí)間和負(fù)電阻這兩點(diǎn)是繞不開的,當(dāng)然我們了解振蕩器也就是了解怎么去提高它的性能,了解設(shè)計(jì)理念和方法,自然不僅僅是這兩個(gè)方面,其中還包含負(fù)載電容,采用什么樣的諧振電路,頻率和泛音模式設(shè)計(jì)等等.
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