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晶振作为电子设备中重要的时钟源,分为有源晶振和无源晶振两种类型。有源晶振是一种主动元件,通过外部电源提供稳定的时钟信号,具有高稳定性和精确性。而无源晶振则是一种被动元件,依赖于外界条件激励产生时钟信号。
无源晶振的参数特性
一般而言我们知道最多的就是晶振的负载电容,这个 负载电容其实是管脚的总体等效电容,因此在PCB设计时尤其要注意寄生电容的大小。 但是还有一些其他重要的参数需要注意:
a. 标称频率:即设计的标准振荡频率。
b. 温度频差:工作频率相对基准温度25度时频率的偏差。
c. 老化率:工作频率随时间的变化范围。
d. 启动时间:上电开始到晶振达到工作频率的时间。
无源晶振的选型理念
晶振选型时,选用公差和谐振阻抗较小的晶体,除了频率范围、负载电容,调整频差和温度频差是必须选择的参数,一般常用晶振精度不大于±50PPM,长期抖动应小于500pS。有些晶振抖动大,相位噪声大,频率误差大,信号不能正常解调,误码率高,会影响整个链路的SNR或者灵敏度等。如果产品对晶振的稳定性要求特别高,建议切换有源晶振。
计算激励功率(驱动功率,下面统称为激励功率)DL根据MCU规格书选择晶振,计算增益裕量Gmargin,最后成品除了常规晶振测试,再进行一次裕量测试。
无源晶振的电路
图 无源晶振典型电路
无源晶振的等效电路
如图所示,石英晶体的压电谐振现象可以用等效电路来模拟,等效电路包括静态电容C0、动态电容C1、谐振电阻R1、以及动态电感L1,等效电路图如图:
图 无源晶振等效模型
无源晶振的脚位
1#与3#功能脚,2#与4#是接地,是对称的,可旋转180度,故无方向性。
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