晶振设计参考资料搜集word文档

晶振设计
1.振荡器类型
振荡方式
低功耗振荡LP（Low Power）
标准晶体振荡XT（Crystal/Resonator）
高速晶体振荡HS (High Speed)
阻容振荡 RC（Resistor/Capacitor）
1.1典型的外部并行谐振振荡电路.
74AS04反相器以来实现振荡器所需的180°相移，4.7KΩ的电阻用来提供负反馈给反相器，10KΩ的电位器用来提供偏压，从而使反相器74AS04工作在线性范围内。

1.2典型的外部串行谐振振荡电路.
74AS04反相器用来提供振荡器所需的180°相移， 330Ω的电阻用来提供负反馈，同时偏置电压。

1.3 RC振荡：
如果R EXT低于2.2KΩ，振荡器将处于不稳定工作状态，甚至停振。

而R EXT大于1M[时，振荡器又易受噪声、湿度、漏电流的干扰。

因此，电阻R EXT取值最好在3KΩ~100KΩ范围内。

在不接外部电容时，振荡器仍可工作，但为了抗干扰及保证稳定性，建议接一20PF以上的电容。

其中，EN 为势能信号，其 Active 为“1”，振荡频率取决于 R C 的值，经验近似估算值为 T=2.2RC,在实际IC DESIGN 时，常常把 R C 都做在 IC 内部，但是，留两个PAD在外面，可以通过调整并联在外的电阻值来微调频率。

此为单稳态形振荡器，必须输入一个触发信号VIN，“HIGH”PULSE，其宽度要求大于门延迟（GATE DELAY）一倍以上即可，之后便可以一直振荡下去，除非VIN输入端为固定高电平时才停止振荡
有 GATE 的传输延迟形成自激振荡，这样，只要能调整延迟时间的大小，就可控制振荡频率。

振荡器基本上是一个具负反馈的放大器，由于 Loop Gain 在大小上大于“1”，而相位等于 360 度时，此时不需要外界的信号，自然就造成一稳定的振荡信号，因此振荡器的结构必须包括：
A、在振荡频率下具有功率增益的主动元件。

B、振荡频率的决定元件。

C、振荡振幅的限制、稳定元件。

2.常见问题分析
2.1：如何选择晶体？
对于一个高可靠性的系统设计，晶体的选择非常重要，尤其设计带有睡眠唤醒(往往用低电压以求低功耗)的系统。

这是因为低供电电压使提供给晶体的激励功率减少，造成晶体起振很慢或根本就不能起振。

这一现象在上电复位时并不特别明显，原因时上电时电路有足够的扰动，很容易建立振荡。

在睡眠唤醒时，电路的扰动要比上电时小得多，起振变得很不容易。

在振荡回路中，晶体既不能过激励(容易振到高次谐波上)也不能欠激励(不容易起振)。

晶体的选择至少必须考虑：谐振频点，负载电容，激励功率，温度特性，长期稳定性。

Clock Source Accuracy Advantages Disadvantages
Crystal Medium to High Low cost Sensitive to EMI, vibration, damp Drive circuit matching
Crystal Oscillator Module Medium to High
Insensitive to EMI, damp.
No additional components or
matching issues.
High cost
High power consumption Sensitive to
Vibration Large size
Ceramic Resonator Medium Lower cost Sensitive to EMI, vibration, damp Drive circuit matching
Silicon Oscillator Low to Medium Insensitive to EMI,
vibration, damp Fast startup
Small size/no additional
components or matching
issues.
Temperature sensitivity generally
worse than crystal and ceramic
resonator types.
High supply current with some types.
RC Oscillator Very Low Lowest cost Usually sensitive to EMI, vibration,
2.2：如何判断晶振是否被过分驱动？
电阻RS常用来防止晶振被过分驱动。

过分驱动晶振会渐渐损耗减少晶振的接触电镀，这将引起频率的上升。

可用一台示波器检测OSC输出脚，如果检测一非常清晰的正弦波，且正弦波的上限值和下限值都符合时钟输入需要，则晶振未被过分驱动；相反，如果正弦波形的波峰，波谷两端被削平，而使波形成为方形，则晶振被过分驱动。

这时就需要用电阻RS来防止晶振被过分驱动。

判断电阻RS值大小的最简单的方法就是串联一个5k或10k的微调电阻，从0开始慢慢调高，一直到正弦波不再被削平为止。

通过此办法就可以找到最接近的电阻RS值。

2.3：如何选择电容C1，C2？
（1）：因为每一种晶振都有各自的特性，所以最好按制造厂商所提供的数值选择外部元器件。

（2）：在许可范围内，C1,C2值越低越好。

C值偏大虽有利于振荡器的稳定，但将会增加起振时间。

（3）：应使C2值大于C1值，这样可使上电时，加快晶振起振。

这里介绍一种AM发射机电路，频率稳定、电路简单、制作容易、无须调试即可成功。

可用于收音机调试及刻度盘校对等。

发射机电路采用一片CD4049反向器，使电路特别简单。

电路射频振荡器使用反向器III，射频振荡器的频率受到1MHz 晶振的控制。

IV和V号反向器组成放大整形电路，以改善效果。

I和II号反向器以及外围的R1、R2、C1组成音频振荡器，对射频信号进行调治。

天线可以使用几英寸长的电线。

只要改变晶振的振荡频率就可以改变发射器的频率（晶振的频率可以取2MHz、3MHz等等，最大可以到10MHz），因此只要换上合适的晶振，电路也可以校验收音机的SW频段。

（注：素材和资料部分来自网络，供参考。

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