晶振与匹配电容的总结
晶振负载电容和匹配电容
晶振负载电容和匹配电容
晶振是用来产生精准的时钟信号的微小电子元器件。
在晶振中,
晶体是其中的关键部件,晶体可以被沿着某个明确的振荡方向激励,
从而产生稳定的振荡效果。
但是,晶体的高稳定性也需要被匹配电容
和负载电容来保证。
晶振的负载电容是在晶振电路中位于振荡电路晶体和地之间的一
个电容器。
负载电容的目的是帮助晶体振荡,在晶振电路的共振频率
产生的共振点附近,电容将允许电流流过晶体来创造振荡效果。
因此,负载电容也被称为“晶体振荡器负载电容”。
负载电容的参数需要与晶振的额定参数相匹配。
如果负载电容过
大或过小,可能会导致晶振频率的偏差,从而影响电子产品的正常工作。
因此,选择正确的负载电容十分重要。
晶振的匹配电容指的是电路中用于控制晶体电容性能的电容器。
选择合适的匹配电容,可调节晶振电路的频率并增加晶振电路的稳定性。
基本上,匹配电容被用来控制晶体的共振频率,并帮助晶体产生
稳定的振荡效果。
匹配电容需要根据晶体和负载电容的参数来选择。
选择不当的匹
配电容可能会导致频率偏差和稳定性不足的问题。
在大多数情况下,晶振负载电容和匹配电容是一起考虑的。
它们
必须被精确选择和匹配,以确保晶振器内部所有电子元件的协调运作。
因此,选择晶振器电容器时,必须要遵循生产商规定的规格和技术资料,以保证系统的稳定性和可靠性。
总的来说,晶振负载电容和匹配电容是非常重要的元件。
正确地
匹配和选择它们,可确保晶振器的出色性能和精密运作。
晶振和电容并联的作用
晶振和电容并联的作用
晶振和电容并联是电子电路中常见的一种组合方式,它们的作用在不同的电路中也有所不同。
下面将从不同的角度来探讨晶振和电容并联的作用。
一、在振荡电路中的作用
晶振和电容并联在振荡电路中起到了关键的作用。
振荡电路是一种能够产生周期性信号的电路,它的核心部件就是晶振和电容并联。
晶振是一种能够产生稳定频率的元件,而电容则是用来调节振荡频率的。
当晶振和电容并联时,它们的频率会相互影响,从而产生稳定的振荡信号。
这种振荡信号在无线电通信、计算机等领域都有广泛的应用。
二、在滤波电路中的作用
晶振和电容并联在滤波电路中也有着重要的作用。
滤波电路是一种能够滤除特定频率信号的电路,它的核心部件也是晶振和电容并联。
当晶振和电容并联时,它们的频率会相互影响,从而产生特定的滤波效果。
这种滤波效果在音频、视频等领域都有广泛的应用。
三、在稳压电路中的作用
晶振和电容并联在稳压电路中也有着重要的作用。
稳压电路是一种能够稳定输出电压的电路,它的核心部件也是晶振和电容并联。
当晶振
和电容并联时,它们的频率会相互影响,从而产生稳定的输出电压。
这种稳压效果在电源、电池等领域都有广泛的应用。
综上所述,晶振和电容并联在电子电路中有着广泛的应用,它们的作用也是多种多样的。
无论是在振荡电路、滤波电路还是稳压电路中,晶振和电容并联都是不可或缺的元件。
因此,我们需要深入了解晶振和电容并联的原理和应用,才能更好地应用它们,为电子技术的发展做出更大的贡献。
25m晶振匹配电容
25m晶振匹配电容摘要:1.晶振与电容的基本概念2.25MHz 晶振的特点3.匹配电容的作用4.25MHz 晶振匹配电容的选择与计算5.实际应用中25MHz 晶振与匹配电容的注意事项正文:在电子电路设计中,晶振与电容的搭配是非常重要的,它们共同组成了电路中的谐振回路。
本文将详细介绍25MHz 晶振匹配电容的相关知识,包括晶振与电容的基本概念、25MHz 晶振的特点、匹配电容的作用、25MHz 晶振匹配电容的选择与计算以及实际应用中25MHz 晶振与匹配电容的注意事项。
首先,我们需要了解晶振与电容的基本概念。
晶振是一种能够产生稳定频率振荡的电子元件,它将电能转化为机械能,再将机械能转化为电能。
而电容是一种能够储存电荷的电子元件,具有筛选信号、滤波等功能。
在电路中,晶振与电容共同组成谐振回路,晶振产生的振荡信号经过电容滤波后,输出稳定的振荡信号。
接下来,我们来了解25MHz 晶振的特点。
25MHz 晶振,即频率为25MHz 的晶体振荡器,具有较高的频率稳定性。
在通信、遥控、导航等领域有着广泛的应用。
由于25MHz 晶振的谐振特性,其与匹配电容的搭配至关重要。
那么,匹配电容的作用是什么呢?匹配电容主要是为了使晶振的输出信号能够更好地传输到下一个电路元件,它的选取要与晶振的特性相匹配,以达到最佳的传输效果。
匹配电容的选择与计算需要根据晶振的谐振频率、工作电压、负载电容等参数来确定。
在实际应用中,25MHz 晶振与匹配电容的搭配需要注意以下几点:1.选择合适的匹配电容值,使晶振的输出信号能够有效地传输到下一个电路元件。
2.确保匹配电容的稳定性,避免由于电容变化导致的频率漂移。
3.在布局和安装时,注意将晶振与电容尽可能靠近,以减小传输线效应和噪声影响。
总之,25MHz 晶振匹配电容的选择与计算以及实际应用中的注意事项对于保证电路性能至关重要。
20pf晶振匹配电容
20pf晶振匹配电容以20pf晶振匹配电容为标题,我们来探讨一下晶振匹配电容的相关内容。
晶振匹配电容是指在电子电路中,为了确保晶振的稳定工作,需要使用适当的电容与晶振进行匹配。
匹配电容的选择对于电路的性能和稳定性有着重要的影响。
我们需要了解晶振的工作原理。
晶振是一种利用晶体的谐振特性来产生稳定频率的振荡器。
在电子设备中,晶振被广泛应用于时钟电路、通信电路、计算机电路等领域。
晶振的频率由晶体的物理特性决定,通常以赫兹(Hz)为单位表示。
在晶振的工作中,它需要与外部电路相互作用,而这个作用是通过电容来实现的。
晶振匹配电容的作用是为了调节晶振的频率,使之达到设计要求。
匹配电容的选择需要根据晶振的频率和电路的要求进行合理的设计。
在选择匹配电容时,我们需要考虑以下几个因素:1. 电容值:匹配电容的电容值与晶振的频率有关。
一般来说,晶振的频率越高,所需的匹配电容的电容值越小。
对于20pf晶振,我们需要选择适当的匹配电容,以确保晶振的稳定工作。
2. 电容精度:匹配电容的精度也是一个重要的考虑因素。
晶振对电容的精度要求较高,一般在1%或更高的精度范围内。
因此,在选择匹配电容时,我们应尽量选择具有较高精度的电容,以满足晶振的要求。
3. 温度特性:晶振在工作过程中会受到温度的影响,而电容的特性也会随着温度的变化而发生变化。
因此,在选择匹配电容时,我们需要考虑其温度特性,选择具有较好温度稳定性的电容。
4. 封装形式:匹配电容的封装形式也是需要考虑的因素。
根据实际应用需求,我们可以选择贴片电容、插件电容等不同形式的电容进行匹配。
总结起来,匹配电容的选择需要综合考虑晶振的频率、电容的精度、温度特性和封装形式等因素。
合理的匹配电容设计可以确保晶振的稳定工作,提高电路的性能和可靠性。
需要注意的是,不同的应用场景可能对匹配电容的要求有所差异,因此在实际应用中,我们还需要根据具体情况进行合理的选择和调试。
同时,为了确保匹配电容的质量和可靠性,我们应选择具有良好声誉和品质保证的厂家提供的电容产品。
晶振需接电容的启振条件
晶振需接电容的启振条件1. 你知道吗,晶振要启振,电容可不能随便接呀!就好比一辆汽车要跑起来,得有合适的燃料才行。
比如在一个电路中,晶振就像那汽车,电容就是让它跑起来的关键燃料呀!2. 哎呀呀,晶振需接电容的启振条件可真不简单呢!这就像搭积木,得一块一块恰到好处地放才行。
像那种小的晶振,不接好电容能起振吗?肯定不行啊!3. 晶振接电容的启振条件很重要哦!这就如同人要呼吸新鲜空气才能有活力一样。
想想看,如果电容接错了,晶振还能正常启振吗?不可能的啦!4. 嘿,晶振要想顺利启振,电容的接法可得搞清楚呀!这就跟划船似的,方向不对怎么能前进呢。
比如在某个电子设备里,晶振和电容的搭配不对可就糟糕啦!5. 哇塞,晶振需接电容的启振条件真的很关键呀!就像一场比赛需要合适的规则一样。
要是电容接得不合适,晶振还怎么愉快地启振呀?6. 晶振接电容的启振条件可别小瞧呀!这跟建房子一样,基础不牢怎么行呢。
你想想,没有合适的电容,晶振能起振吗,那不是开玩笑嘛!7. 哎呀呀,一定要知道晶振需接电容的启振条件呢!这就像弹钢琴,每个键都要按对位置才有美妙的音乐。
要是电容接错了,晶振启振不就乱套啦?8. 晶振接电容的启振条件真的超级重要呀!好比走路要选对鞋子一样。
如果电容接得不好,晶振能正常启振吗,那肯定不行呀!9. 哇哦,晶振需接电容的启振条件可得牢记呀!就像跳舞要有合拍的节奏一样。
要是电容和晶振不匹配,那还怎么启振呀?10. 晶振接电容的启振条件是必须要清楚的哟!这就像做菜要放对调料一样关键。
没有合适的电容,晶振还启振个啥呀!我的观点结论就是:晶振和电容的搭配真的太重要啦,一定要重视它们的启振条件,不然会出大问题的哟!。
晶振 匹配电容
晶振匹配电容晶振是一种非常常见的电子元件,它在电路中起到产生稳定的时钟信号的作用。
而匹配电容则是在晶振电路中常用的元件之一,它的作用是调整晶振的频率,使其能够工作在预期的频率范围内。
本文将从晶振的工作原理、匹配电容的选择和调试等方面进行介绍,帮助读者更好地理解和应用晶振和匹配电容。
一、晶振的工作原理晶振是一种利用晶体的谐振特性产生稳定时钟信号的元件。
晶体的晶格结构具有谐振频率,当施加外加电场时,晶体会发生压电效应,从而使晶体发生机械振动。
而晶体的机械振动又会产生电场效应,使晶体产生电压信号。
当外加电场的频率等于晶体的谐振频率时,晶体会产生最大的电压信号,这就是晶振的工作原理。
二、匹配电容的选择匹配电容是用来调整晶振的频率的元件,它的值决定了晶振的谐振频率。
匹配电容的选择需要根据晶振的规格参数来确定。
通常晶振的规格参数中会标明所需的匹配电容范围。
在选择匹配电容时,应该优先选择与晶振规格参数相匹配的电容值,以确保晶振能够正常工作。
三、匹配电容的调试当晶振电路中的匹配电容选择好之后,还需要进行调试。
调试过程中,可以通过改变匹配电容的值来调整晶振的频率,以满足实际应用的需要。
调试时可以采用示波器等测量工具来观察晶振的输出信号,并根据实际需求来调整匹配电容的值。
调试时应该逐步调整,每次调整后都观察输出信号的变化,直到满足要求为止。
四、晶振和匹配电容的应用晶振广泛应用于各种电子设备中,例如计算机、手机、电视等。
在这些设备中,晶振起到产生稳定的时钟信号的作用,确保设备能够正常工作。
匹配电容则是晶振电路中的重要组成部分,它的选择和调试对于晶振的性能和稳定性至关重要。
总结:晶振是一种产生稳定时钟信号的元件,而匹配电容则是晶振电路中常用的元件之一,它的作用是调整晶振的频率。
本文从晶振的工作原理、匹配电容的选择和调试等方面进行了介绍。
希望通过本文的阐述,读者能够更好地理解和应用晶振和匹配电容,为电子设备的设计和维修提供帮助。
晶振匹配电容设计
负载(匹配)电容的计算方法:在做电路设计的时候,很多工程师不知道晶振的负载电容改如何计算,在设计的时候,很多人都凭借的经验加个20PF,或者22PF,18PF。
晶振的两个引脚与芯片(如单片机)内部的反相器相连接,再结合外部的匹配电容CL1、CL2、R1、R2,组成一个皮尔斯振荡器(Pierce oscillator)。
如下图所示:CL1CL2上图中,U1为增益很大的反相放大器,CL1、CL2为匹配电容,是电容三点式电路的分压电容,接地点就是分压点。
以接地点即分压点为参考点,输入和输出是反相的,但从并联谐振回路即石英晶体两端来看,形成一个正反馈以保证电路持续振荡,它们会稍微影响振荡频率,主要用与微调频率和波形,并影响幅度。
X1是晶体,相当于三点式里面的电感,R1是反馈电阻(一般≥1M),它使反相器在振荡初始时处于线性工作区,R2与匹配电容组成网络,提供180度相移,同时起到限制振荡幅度,防止反向器输出对晶振过驱动将其损坏。
这里涉及到晶振的一个非常重要的参数,即负载电容CL(Load capacitance),它是电路中跨接晶体两端的总的有效电容(不是晶振外接的匹配电容),主要影响负载谐振频率和等效负载谐振电阻,与晶体一起决定振荡器电路的工作频率,通过调整负载电容,就可以将振荡器的工作频率微调到标称值。
负载电容的公式如下所示:C_L=C_S+(C_D×C_G)/(C_D+C_G )其中,CS为晶体两个管脚间的寄生电容(Shunt Capacitance)CD表示晶体振荡电路输出管脚到地的总电容,包括PCB走线电容CPCB、芯片管脚寄生电容CO、外加匹配电容CL2,即CD=CPCB+CO+CL2 CG表示晶体振荡电路输入管脚到地的总电容,包括PCB走线电容CPCB、芯片管脚寄生电容CI、外加匹配电容CL1,即CG=CPCB+CI+CL1一般CS为1pF左右,CI与CO一般为几个皮法,具体可参考芯片或晶振的数据手册(这里假设CS=0.8pF,CI=CO=5pF,CPCB=4pF)。
晶振旁边的电容
晶振旁边的电容电子产品中的晶振电路是很常见的,它可以用来产生一个精密的频率信号,例如用在时钟电路、无线通信电路或是计算机硬件上。
而作为晶振电路中的重要元件,电容也同样重要。
本文将从两个方面阐述晶振旁边的电容。
一、电容的作用晶振在正常工作状态下需要一个稳定的电场环境,电容就是用来营造这样的环境。
具体来说,晶振旁边的电容有以下两种作用:1.跟晶振一起形成谐振电路。
晶振通电后震荡产生的电能需要在谐振电路中完成吸收和发射,而电容则扮演着谐振电路中的耦合元件,帮助晶振形成一个稳定的电场环境。
在谐振电路中,电容会影响谐振频率的大小和质量因数。
2.过滤环境噪声。
晶振通电后产生了稳定的电场环境,但是外界环境可能存在杂音、电磁辐射等不稳定的因素,这些因素会对晶振产生干扰,导致晶振频率发生变化。
电容作为一个滤波元件,能够屏蔽这些环境噪声,保证晶振正常工作。
二、电容的选择在晶振电路设计中,电容的选择是至关重要的。
不同类型的电容在晶振电路中的表现也不同。
因此,以下是在选择电容时需要注意的几个问题:1.电容的品质因数。
电容的品质因数(Q值)越高,它在谐振电路中的品质越好,频率稳定性也就越高。
因此,当需要精准的频率时,需要选择Q值较高的电容。
2.电容的串并联。
在实际电路设计中,容易出现电容串并联的情况。
串并联电容对晶振频率的影响很大,在选择电容时需要将这个因素考虑进去,选择合适的电容组合。
3.电容的容量。
电容容量的大小决定了晶振震荡的频率,一般来说,晶振旁边的电容容量与晶振本身的频率有关,设计时需要根据晶振所需的频率来选择合适的电容容量。
总之,在晶振电路中,电容的作用十分重要,精确地选择电容品质、容量和串并联方式,能够保证晶振的正常工作。
因此,在进行电路设计时,我们需要仔细、认真地考虑这些因素,从而设计出一款稳定高效的晶振电路。
晶振外接的匹配电容 误差充许范围
晶振外接的匹配电容误差充许范围晶振这玩意儿,在电子电路里那可是相当重要!就好比人的心脏,一刻不停地跳动,为整个身体提供动力。
而晶振外接的匹配电容呢,就像是心脏的“护卫队”,得把工作做到位,不然这“心脏”跳动可就不规律啦!咱先来说说这匹配电容的误差允许范围为啥这么重要。
你想想,如果这个范围控制不好,就好像跑步比赛里,你的步伐一会儿大一会儿小,能跑顺溜吗?肯定不能啊!晶振也是一样,匹配电容的误差不合适,它输出的频率就可能不稳定,那整个电路系统不就乱套啦?那到底这误差允许范围是多少呢?这可没有一个绝对固定的数值,就像每个人的饭量不一样,不同的晶振和电路,对匹配电容误差的容忍度也各不相同。
一般来说,常见的范围可能在几个百分点左右。
比如说,对于一些要求不是特别高的普通电路,可能 5%甚至 10%的误差还能勉强接受。
这就好比你穿衣服,稍微有点大或者有点小,也还能凑合出门。
但对于那些高精度、高稳定性要求的电路,比如说卫星通信、精密仪器啥的,那误差可能就得控制在 1%甚至更小。
这就像参加重要的典礼,衣服必须得合身得体,容不得半点马虎。
再打个比方,晶振外接匹配电容的误差就像做菜放盐,多一点少一点,味道可能就差之千里。
放多了咸得要命,放少了又淡而无味。
所以得拿捏得恰到好处,才能做出美味佳肴,电路才能稳定高效地工作。
那怎么才能确定适合的误差范围呢?这可得综合考虑好多因素。
首先得看晶振本身的特性,它是个“急性子”还是“慢性子”?然后要看整个电路的用途和要求,是要跑个“马拉松”稳定输出,还是来个“百米冲刺”短时间爆发?还得考虑工作环境,是在冰天雪地还是炎热酷暑?这些因素都像一个个“调味剂”,影响着最终的“味道”。
总之,晶振外接的匹配电容误差允许范围可没有一个简单的标准答案,得像个大厨精心调配,才能让电路这道“大菜”色香味俱全,稳定高效地运行!可千万别小瞧了这小小的匹配电容,它的误差控制不好,那带来的麻烦可就大了去啦!。
24M晶振匹配电容计算
从模块24M 晶振(SMD3225-24MHz -7pF )电容匹配测试报告图 1.1 24M 晶振原理图 1测试PCB 板寄生电容如上图1.1,图中C1与C2为匹配电容,C3为测试使用表笔(5.6pf )。
通过频率计测试电路频率偏移,结合晶振T/S 值(T/S 值按20ppm/pf 计算),可计算出PCB 寄生电容。
使用频率计测试晶振电路频偏为-25.6ppm ,如下图1.2所示。
图 1.2 频率偏移频偏-25.6ppm 换算成电容为1.28pf 。
加入表笔后的频率影响,总电容为:pf C 14.52.8//2.86.5=+=)(总根据公式:L C C C C +=+总频偏寄生有:1.28pf 7pf 14.5+=+寄生C pf可算出寄生电容C 寄生:pf 14.3=寄生C2.根据寄生电容值进行匹配方案设计使用的晶振为24.000MHz,CL=7pf 。
根据C 寄生的取值,能够优化出以下几个备选方案:表 1不同匹配电容的备选方案可见方案B 串联后容值匹配效果较好。
已知匹配电容C1=C2=8.2pf ,表笔电容5.6pf ,晶振的T/S=20ppm/pf ,接下来可计算出实际的频率偏移。
使用表笔(5.6pf )测试出晶振电路频偏为-25.6ppm ,计算此时电路实配电容:14.52C 1C 2C 1C =++•+表笔表笔)(C C pf同时,计算不加表笔时匹配电容:pf C C 1.42//1=表笔令整个电路的匹配电容增加1.04pf ,即频偏增加了20.8ppm ,根据“电容容值越大,晶振电路频率越低”的原理,可得出电路未引入表笔时频偏为-4.8ppm 。
3. 测试方案B 的波形和特性阻抗。
图 1.3 方案B 芯片输入波形图 1.4 方案B芯片输出波形负阻抗测试,约1.5K欧姆时,不能正常抄表。
查规格书,等效电阻最大约为50欧姆,阻抗值为等效阻抗30倍,合理。
4.之前使用以下原理,未串入电阻,匹配电容10pf时输入存在明显过冲,输出波形畸变较为严重。
晶振并联电容
晶振并联电容
晶振并联电容是一种常见的电路元件组合,其被广泛应用于各种电
子设备中。
以下是有关晶振并联电容的一些重要知识点:
1. 晶振的作用
晶振是一种能够产生稳定的高频信号的电子元件。
它可以被使用在各
种电子设备中,在一些电路中使用晶振可以避免由于环境变化引起的
频率波动,同时晶振也可以用来替代其他方式产生的高频信号,以达
到更高的稳定性和准确性。
2. 并联电容的作用
并联电容可以在一些情况下用于调节电路的频率响应。
在晶振电路中,将电容器并联到晶振的出口会影响电路本身的谐振频率。
当电容值变
化时,晶振的谐振频率也会发生变化。
3. 晶振并联电容的使用
晶振和并联电容通常被用于振荡电路中,将并联电容与晶振结合在一
起可以形成稳定的谐振器。
在该电路中,晶振会不断引发电容的充电
和放电过程,从而产生高频信号。
晶振并联电容还可以在一些特殊的
应用中使用,如无线电设计、振荡器设计以及频率同步等。
4. 推荐品牌
在选购晶振并联电容时,建议选择一些知名的品牌,如松下、富士电机、三星等,以确保产品的质量和稳定性。
此外,需要根据电路的具体需求选择合适的电容器容值和晶振频率。
总之,晶振并联电容在电子设计和制造中扮演着重要的角色。
学习和理解晶振并联电容的原理和应用能够帮助我们更好地设计和改进各种电子设备,使其更加稳定和高效。
晶振与匹配电容的总结
晶振与匹配电容的总结1.匹配电容-----负载电容是指晶振要正常震荡所需要的电容;一般外接电容,是为了使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容;要求高的场合还要考虑ic输入端的对地电容;一般晶振两端所接电容是所要求的负载电容的两倍;这样并联起来就接近负载电容了;2.负载电容是指在电路中跨接晶体两端的总的外界有效电容;他是一个测试条件,也是一个使用条件;应用时一般在给出负载电容值附近调整可以得到精确频率;此电容的大小主要影响负载谐振频率和等效负载谐振电阻;3.一般情况下,增大负载电容会使振荡频率下降,而减小负载电容会使振荡频率升高;4.负载电容是指晶振的两条引线连接IC块内部及外部所有有效电容之和,可看作晶振片在电路中串接电容;负载频率不同决定振荡器的振荡频率不同;标称频率相同的晶振,负载电容不一定相同;因为石英晶体振荡器有两个谐振频率,一个是串联揩振晶振的低负载电容晶振:另一个为并联揩振晶振的高负载电容晶振;所以,标称频率相同的晶振互换时还必须要求负载电容一至,不能冒然互换,否则会造成电器工作不正常;晶振旁的电阻并联与串联一份电路在其输出端串接了一个22K的电阻,在其输出端和输入端之间接了一个10M的电阻,这是由于连接晶振的芯片端内部是一个线性运算放大器,将输入进行反向180度输出,晶振处的负载电容电阻组成的网络提供另外180度的相移,整个环路的相移360度,满足振荡的相位条件,同时还要求闭环增益大于等于1,晶体才正常工作;晶振输入输出连接的电阻作用是产生负反馈,保证放大器工作在高增益的线性区,一般在M欧级,输出端的电阻与负载电容组成网络,提供180度相移,同时起到限流的作用,防止反向器输出对晶振过驱动,损坏晶振;和晶振串联的电阻常用来预防晶振被过分驱动;晶振过分驱动的后果是将逐渐损耗减少晶振的接触电镀,这将引起频率的上升,并导致晶振的早期失效,又可以讲drive level调整用;用来调整drive level和发振余裕度;Xin和Xout的内部一般是一个施密特反相器,反相器是不能驱动晶体震荡的.因此,在反相器的两端并联一个电阻,由电阻完成将输出的信号反向 180度反馈到输入端形成负反馈,构成负反馈放大电路.晶体并在电阻上,电阻与晶体的等效阻抗是并联关系,自己想一下是电阻大还是电阻小对晶体的阻抗影响小大电阻的作用是将电路内部的反向器加一个反馈回路,形成放大器,当晶体并在其中会使反馈回路的交流等效按照晶体频率谐振,由于晶体的Q值非常高,因此电阻在很大的范围变化都不会影响输出频率;过去,曾经试验此电路的稳定性时,试过从100K~20M都可以正常启振,但会影响脉宽比的;晶体的Q值非常高, Q值是什么意思呢晶体的串联等效阻抗是 Ze = Re + jXe, Re<< |jXe|, 晶体一般等效于一个Q很高很高的电感,相当于电感的导线电阻很小很小;Q一般达到10^-4量级;避免信号太强打坏晶体的;电阻一般比较大,一般是几百K;串进去的电阻是用来限制振荡幅度的,并进去的两颗电容根据LZ的晶振为几十MHZ 一般是在20~30P左右,主要用与微调频率和波形,并影响幅度,并进去的电阻就要看 IC spec了,有的是用来反馈的,有的是为过EMI的对策可是转化为并联等效阻抗后,Re越小,Rp就越大,这是有现成的公式的;晶体的等效Rp很大很大;外面并的电阻是并到这个Rp上的,于是,降低了Rp值 -----> 增大了Re -----> 降低了Q关于晶振石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器,被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中,以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号;一、石英晶体振荡器的基本原理1、石英晶体振荡器的结构石英晶体振荡器是利用石英晶体二氧化硅的结晶体的压电效应制成的一种谐振器件,它的基本构成大致是:从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片简称为晶片,它可以是正方形、矩形或圆形等,在它的两个对应面上涂敷银层作为电极,在每个电极上各焊一根引线接到管脚上,再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器,简称为石英晶体或晶体、晶振;其产品一般用金属外壳封装,也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的;2、压电效应若在石英晶体的两个电极上加一电场,晶片就会产生机械变形;反之,若在晶片的两侧施加机械压力,则在晶片相应的方向上将产生电场,这种物理现象称为压电效应;如果在晶片的两极上加交变电压,晶片就会产生机械振动,同时晶片的机械振动又会产生交变电场;在一般情况下,晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小,但当外加交变电压的频率为某一特定值时,振幅明显加大,比其他频率下的振幅大得多,这种现象称为压电谐振,它与LC回路的谐振现象十分相似;它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关;3、符号和等效电路当晶体不振动时,可把它看成一个平板电容器称为静电电容C,它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关,一般约几个PF到几十PF;当晶体振荡时,机械振动的惯性可用电感L来等效;一般L的值为几十mH 到几百mH;晶片的弹性可用电容C来等效,C的值很小,一般只有~;晶片振动时因摩擦而造成的损耗用R来等效,它的数值约为100Ω;由于晶片的等效电感很大,而C很小,R也小,因此回路的品质因数Q很大,可达1000~10000;加上晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关,而且可以做得精确,因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定度;4、谐振频率从石英晶体谐振器的等效电路可知,它有两个谐振频率,即1当L、C、R支路发生串联谐振时,它的等效阻抗最小等于R;串联揩振频率用fs表示,石英晶体对于串联揩振频率fs呈纯阻性,2当频率高于fs时L、C、R支路呈感性,可与电容C;发生并联谐振,其并联频率用fd表示;根据石英晶体的等效电路,可定性画出它的电抗—频率特性曲线;可见当频率低于串联谐振频率fs或者频率高于并联揩振频率fd时,石英晶体呈容性;仅在fs二、石英晶体振荡器类型特点石英晶体振荡器是由品质因素极高的石英晶体振子即谐振器和振荡电路组成;晶体的品质、切割取向、晶体振子的结构及电路形式等,共同决定振荡器的性能;国际电工委员会IEC将石英晶体振荡器分为4类:普通晶体振荡TCXO,电压控制式晶体振荡器VCXO,温度补偿式晶体振荡TCXO,恒温控制式晶体振荡OCXO;目前发展中的还有数字补偿式晶体损振荡DCXO等;普通晶体振荡器SPXO可产生10^-5~10^-4量级的频率精度,标准频率1—100MHZ,频率稳定度是±100ppm;SPXO没有采用任何温度频率补偿措施,价格低廉,通常用作微处理器的时钟器件;封装尺寸范围从21×14×6mm及5××;电压控制式晶体振荡器VCXO的精度是10^-6~10^-5量级,频率范围1~30MHz;低容差振荡器的频率稳定度是±50ppm;通常用于锁相环路;封装尺寸14×10×3mm;温度补偿式晶体振荡器TCXO采用温度敏感器件进行温度频率补偿,频率精度达到10^-7~10^-6量级,频率范围1—60MHz,频率稳定度为±1~±,封装尺寸从30×30×15mm至××;通常用于手持电话、蜂窝电话、双向无线通信设备等;恒温控制式晶体振荡器OCXO将晶体和振荡电路置于恒温箱中,以消除环境温度变化对频率的影响;OCXO频率精度是10^-10至10^-8量级,对某些特殊应用甚至达到更高;频率稳定度在四种类型振荡器中最高;三、石英晶体振荡器的主要参数晶振的主要参数有标称频率,负载电容、频率精度、频率稳定度等;不同的晶振标称频率不同,标称频率大都标明在晶振外壳上;如常用普通晶振标称频率有:48kHz、500 kHz、kHz、1MHz~ MHz等,对于特殊要求的晶振频率可达到1000 MHz以上,也有的没有标称频率,如CRB、ZTB、Ja等系列;负载电容是指晶振的两条引线连接IC块内部及外部所有有效电容之和,可看作晶振片在电路中串接电容;负载频率不同决定振荡器的振荡频率不同;标称频率相同的晶振,负载电容不一定相同;因为石英晶体振荡器有两个谐振频率,一个是串联揩振晶振的低负载电容晶振:另一个为并联揩振晶振的高负载电容晶振;所以,标称频率相同的晶振互换时还必须要求负载电容一至,不能冒然互换,否则会造成电器工作不正常;频率精度和频率稳定度:由于普通晶振的性能基本都能达到一般电器的要求,对于高档设备还需要有一定的频率精度和频率稳定度;频率精度从10^-4量级到10^-10量级不等;稳定度从±1到±100ppm不等;这要根据具体的设备需要而选择合适的晶振,如通信网络,无线数据传输等系统就需要更高要求的石英晶体振荡器;因此,晶振的参数决定了晶振的品质和性能;在实际应用中要根据具体要求选择适当的晶振,因不同性能的晶振其价格不同,要求越高价格也越贵,一般选择只要满足要求即可;四、石英晶体振荡器的发展趋势1、小型化、薄片化和片式化:为满足移动电话为代表的便携式产品轻、薄、短小的要求,石英晶体振荡器的封装由传统的裸金属外壳覆塑料金属向陶瓷封装转变;例如TCXO这类器件的体积缩小了30~100倍;采用SMD封装的TCXO厚度不足2mm,目前5×3mm 尺寸的器件已经上市;2、高精度与高稳定度,目前无补偿式晶体振荡器总精度也能达到±25ppm,VCXO的频率稳定度在10~7℃范围内一般可达±20~100ppm,而OCXO在同一温度范围内频率稳定度一般为±~5ppm,VCXO控制在±25ppm以下;3、低噪声,高频化,在GPS通信系统中是不允许频率颤抖的,相位噪声是表征振荡器频率颤抖的一个重要参数;目前OCXO主流产品的相位噪声性能有很大改善;除VCXO外,其它类型的晶体振荡器最高输出频率不超过200MHz;例如用于GSM等移动电话的UCV4系列压控振荡器,其频率为650~1700 MHz,电源电压~,工作电流8~10mA;4、低功能,快速启动,低电压工作,低电平驱动和低电流消耗已成为一个趋势;电源电压一般为;目前许多TCXO和VCXO产品,电流损耗不超过2 mA;石英晶体振荡器的快速启动技术也取得突破性进展;例如日本精工生产的VG—2320SC型VCXO,在±规定值范围条件下,频率稳定时间小于4ms;日本东京陶瓷公司生产的SMD TCXO,在振荡启动4ms后则可达到额定值的90%;OAK公司的10~25 MHz的OCXO产品,在预热5分钟后,则能达到± ppm的稳定度;五、石英晶体振荡器的应用1、石英钟走时准、耗电省、经久耐用为其最大优点;不论是老式石英钟或是新式多功能石英钟都是以石英晶体振荡器为核心电路,其频率精度决定了电子钟表的走时精度;从石英晶体振荡器原理的示意图中,其中V1和V2构成CMOS反相器石英晶体Q与振荡电容C1及微调电容C2构成振荡系统,这里石英晶体相当于电感;振荡系统的元件参数确定了振频率;一般Q、C1及C2均为外接元件;另外R1为反馈电阻,R2为振荡的稳定电阻,它们都集成在电路内部;故无法通过改变C1或C2的数值来调整走时精度;但此时我们仍可用加接一只电容C有方法,来改变振荡系统参数,以调整走时精度;根据电子钟表走时的快慢,调整电容有两种接法:若走时偏快,则可在石英晶体两端并接电容C,如图4所示;此时系统总电容加大,振荡频率变低,走时减慢;若走时偏慢,则可在晶体支路中串接电容C;如图5所示;此时系统的总电容减小,振荡频率变高,走时增快;只要经过耐心的反复试验,就可以调整走时精度;因此,晶振可用于时钟信号发生器;2、随着电视技术的发展,近来彩电多采用500kHz或503 kHz的晶体振荡器作为行、场电路的振荡源,经1/3的分频得到 15625Hz的行频,其稳定性和可靠性大为提高;面且晶振价格便宜,更换容易;3、在通信系统产品中,石英晶体振荡器的价值得到了更广泛的体现,同时也得到了更快的发展;许多高性能的石英晶振主要应用于通信网络、无线数据传输、高速数字数据传输等晶振的负载电容晶体元件的负载电容是指在电路中跨接晶体两端的总的外界有效电容;是指晶振要正常震荡所需要的电容;一般外接电容,是为了使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容;要求高的场合还要考虑ic输入端的对地电容;应用时一般在给出负载电容值附近调整可以得到精确频率;此电容的大小主要影响负载谐振频率和等效负载谐振电阻;晶振的负载电容=CdCg/Cd+Cg+Cic+△C式中Cd,Cg为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,Cic集成电路内部电容+△CPCB上电容.就是说负载电容15pf的话,两边个接27pf的差不多了,一般a为~各种逻辑芯片的晶振引脚可以等效为电容三点式振荡器. 晶振引脚的内部通常是一个反相器, 或者是奇数个反相器串联. 在晶振输出引脚 XO 和晶振输入引脚 XI 之间用一个电阻连接, 对于 CMOS 芯片通常是数 M 到数十 M 欧之间. 很多芯片的引脚内部已经包含了这个电阻, 引脚外部就不用接了. 这个电阻是为了使反相器在振荡初始时处与线性状态, 反相器就如同一个有很大增益的放大器, 以便于起振. 石英晶体也连接在晶振引脚的输入和输出之间, 等效为一个并联谐振回路, 振荡频率应该是石英晶体的并联谐振频率. 晶体旁边的两个电容接地, 实际上就是电容三点式电路的分压电容, 接地点就是分压点. 以接地点即分压点为参考点, 振荡引脚的输入和输出是反相的, 但从并联谐振回路即石英晶体两端来看, 形成一个正反馈以保证电路持续振荡. 在芯片设计时, 这两个电容就已经形成了, 一般是两个的容量相等, 容量大小依工艺和版图而不同, 但终归是比较小, 不一定适合很宽的频率范围. 外接时大约是数PF 到数十 PF, 依频率和石英晶体的特性而定. 需要注意的是: 这两个电容串联的值是并联在谐振回路上的, 会影响振荡频率. 当两个电容量相等时, 反馈系数是 , 一般是可以满足振荡条件的, 但如果不易起振或振荡不稳定可以减小输入端对地电容量, 而增加输出端的值以提高反馈量.设计考虑事项:1.使晶振、外部电容器如果有与 IC之间的信号线尽可能保持最短;当非常低的电流通过IC晶振振荡器时,如果线路太长,会使它对 EMC、ESD 与串扰产生非常敏感的影响;而且长线路还会给振荡器增加寄生电容;2.尽可能将其它时钟线路与频繁切换的信号线路布置在远离晶振连接的位置;3.当心晶振和地的走线4.将晶振外壳接地如果实际的负载电容配置不当,第一会引起线路参考频率的误差.另外如在发射接收电路上会使晶振的振荡幅度下降不在峰点,影响混频信号的信号强度与信噪.当波形出现削峰,畸变时,可增加负载电阻调整几十K到几百K.要稳定波形是并联一个1M左右的反馈电阻.。
晶振匹配电容对晶振的影响
晶振匹配电容对晶振的影响
首先,晶振匹配电容的大小会直接影响晶振的振荡频率。
在电
路设计中,选择合适的匹配电容可以确保晶振振荡频率的稳定性和
精确性。
如果匹配电容选择不当,可能会导致晶振的频率偏离预期值,从而影响整个电子系统的性能。
其次,晶振匹配电容也会影响晶振的启动时间和启动可靠性。
正确选择匹配电容可以帮助晶振在启动时快速达到稳定的振荡状态,从而提高系统的响应速度和可靠性。
此外,晶振匹配电容还会影响晶振的抗干扰能力。
通过合适选
择匹配电容,可以减小晶振对外部干扰的敏感度,提高系统的抗干
扰能力,保证信号的稳定性和可靠性。
总的来说,晶振匹配电容对晶振的影响主要体现在振荡频率的
稳定性、启动时间和可靠性以及抗干扰能力上。
正确选择匹配电容
可以有效地提高晶振的性能和整个电子系统的稳定性和可靠性。
STM32晶振匹配总结
1 前言客户反馈在批量生产阶段,发现部分产品的MCU 的RTC 在低温(0℃)下工作不正常,但是在常温下又是正常的,且其他正常的MCU 的RTC 在常温与低温下都是正常的。
2 问题跟进与分析通过与客户邮件沟通,了解到客户使用的MCU 型号是:STM32F030C6T6TR。
在产品的主从结构中主要用作电源管理和时钟管理。
通过客户的描述,似乎相同型号不同片子都存在较大的差异。
由于时间紧急,在了解到初步信息后立即拜访客户,针对客户认为有问题的MCU 芯片做针对性试验。
通过STM32CubMx 生成测试工程,分别使用LSI(40K),LSE(32.768K),RTC 工作时每秒通过LED1(PB5)取反一次(通过LED1 灯是否闪烁来指示RTC 是否工作正常),然后分别测量OSC 管脚与PA8 脚(输出LSI 或LSE),并对比ST 官方的NUCLEO-F030 板,最终测试结果如下:通过测试结果,我们得到如下信息:当使用LSI 时,无论常温还是低温下都能正常工作。
当使用LSE 时,常温下能正常工作,但在低温(0℃)时,RTC 不再工作(LED1 停止闪烁),且PA8 管脚无输出,但保持为高电平,且此时OSC 管脚此时是存在32.768K 的波形的。
通过修改负载电容C1&C2 的电容值从5.1pF 修改到6.8pF 时,原本低温下不工作的RTC 又能恢复正常工作。
对比ST 官方的NUCLEO-F030 板子,在常温与低温下均能正常工作。
从测试结果来看,通过修改负载电容的方式能让原本不能正常工作的RTC 恢复正常工作,这个似乎为客户的负载电容不能精准的匹配系统的原因所致。
但客户对于这种解释是不接受的,理由是现在设计的负载电容5.1pF 是通过测试后的值,精度可以达到6.5ppm,但如果改为6.8pF,那么精度将会变到大约30ppm,这个会影响到MCU 的RTC 的时间精准度,系统在长时间运行后,时间必然会偏差很大,超出设计合理范围,这个是不允许的。
8mhz晶振的匹配电容
8mhz晶振的匹配电容让我们了解晶振的基本原理。
晶振利用石英晶体的压电效应来产生稳定的振荡信号。
在晶振电路中,晶体通常与电容并联连接,形成串联谐振电路。
晶体的谐振频率由其自身的物理特性决定,而匹配电容则用于调整谐振频率,使其与所需的工作频率匹配。
对于8MHz的晶振,我们需要选择合适的匹配电容来确保其稳定性和可靠性。
匹配电容的选择一般需要考虑以下几个因素。
首先是电容的类型。
常见的匹配电容包括陶瓷电容、铝电解电容和瓷介电容等。
对于晶振电路来说,一般推荐使用陶瓷电容或瓷介电容,因为它们具有较低的串扰和较好的稳定性。
其次是电容的容值选择。
电容的容值决定了匹配电容对谐振频率的调节程度。
容值过小会导致谐振频率偏高,容值过大则会导致谐振频率偏低。
对于8MHz的晶振,一般在几十皮法到几百皮法之间选择匹配电容的容值。
还需要考虑电容的精度和稳定性。
匹配电容的精度决定了晶振电路的频率精度,一般要求匹配电容的精度在5%以内。
稳定性则影响晶振电路的长期稳定性,因此选择具有较好稳定性的电容非常重要。
布局也是影响晶振匹配电容的关键因素之一。
匹配电容应尽量靠近晶振引脚,并且与晶振引脚的连接线要尽量短,以减小电感和串扰的影响。
需要通过测试和调试来验证所选匹配电容是否合适。
可以通过频率计或示波器等仪器来测量晶振电路的输出频率,以确保其与所需频率相匹配。
总结一下,选择合适的匹配电容对8MHz晶振的性能至关重要。
在选择匹配电容时,需要考虑电容的类型、容值、精度和稳定性,并合理布局晶振电路。
通过测试和调试来验证匹配电容的选择是否合适。
只有正确选择匹配电容,才能确保晶振电路的稳定性和可靠性,从而保证整个电子设备的正常运行。
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晶振与匹配电容的总结 Document number:PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998匹配电容-----负载电容是指晶振要正常震荡所需要的电容。
一般外接电容,是为了使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容。
要求高的场合还要考虑ic输入端的对地电容。
一般晶振两端所接电容是所要求的负载电容的两倍。
这样并联起来就接近负载电容了。
2.负载电容是指在电路中跨接晶体两端的总的外界有效电容。
他是一个测试条件,也是一个使用条件。
应用时一般在给出负载电容值附近调整可以得到精确频率。
此电容的大小主要影响负载谐振频率和等效负载谐振电阻。
3.一般情况下,增大负载电容会使振荡频率下降,而减小负载电容会使振荡频率升高4.负载电容是指晶振的两条引线连接IC块内部及外部所有有效电容之和,可看作晶振片在电路中串接电容。
负载频率不同决定振荡器的振荡频率不同。
标称频率相同的晶振,负载电容不一定相同。
因为石英晶体振荡器有两个谐振频率,一个是串联揩振晶振的低负载电容晶振:另一个为并联揩振晶振的高负载电容晶振。
所以,标称频率相同的晶振互换时还必须要求负载电容一至,不能冒然互换,否则会造成电器工作不正常。
一份电路在其输出端串接了一个22K的电阻,在其输出端和输入端之间接了一个10M的电阻,这是由于连接晶振的芯片端内部是一个线性运算放大器,将输入进行反向180度输出,晶振处的负载电容电阻组成的网络提供另外180度的相移,整个环路的相移360度,满足振荡的相位条件,同时还要求闭环增益大于等于1,晶体才正常工作。
晶振输入输出连接的电阻作用是产生负反馈,保证放大器工作在高增益的线性区,一般在M欧级,输出端的电阻与负载电容组成网络,提供180度相移,同时起到限流的作用,防止反向器输出对晶振过驱动,损坏晶振。
和晶振串联的电阻常用来预防晶振被过分驱动。
晶振过分驱动的后果是将逐渐损耗减少晶振的接触电镀,这将引起频率的上升,并导致晶振的早期失效,又可以讲drive level调整用。
用来调整drive level和发振余裕度。
Xin和Xout的内部一般是一个施密特反相器,反相器是不能驱动晶体震荡的.因此,在反相器的两端并联一个电阻,由电阻完成将输出的信号反向 180度反馈到输入端形成负反馈,构成负反馈放大电路.晶体并在电阻上,电阻与晶体的等效阻抗是并联关系,自己想一下是电阻大还是电阻小对晶体的阻抗影响小大电阻的作用是将电路内部的反向器加一个反馈回路,形成放大器,当晶体并在其中会使反馈回路的交流等效按照晶体频率谐振,由于晶体的Q值非常高,因此电阻在很大的范围变化都不会影响输出频率。
过去,曾经试验此电路的稳定性时,试过从 100K~20M都可以正常启振,但会影响脉宽比的。
晶体的Q值非常高, Q值是什么意思呢晶体的串联等效阻抗是 Ze = Re + jXe, Re<< |jXe|, 晶体一般等效于一个Q很高很高的电感,相当于电感的导线电阻很小很小。
Q一般达到10^-4量级。
避免信号太强打坏晶体的。
电阻一般比较大,一般是几百K。
串进去的电阻是用来限制振荡幅度的,并进去的两颗电容根据LZ的晶振为几十MHZ一般是在20~30P左右,主要用与微调频率和波形,并影响幅度,并进去的电阻就要看 IC spec了,有的是用来反馈的,有的是为过EMI的对策可是转化为并联等效阻抗后,Re越小,Rp就越大,这是有现成的公式的。
晶体的等效Rp很大很大。
外面并的电阻是并到这个Rp上的,于是,降低了Rp值 ----->增大了Re ----->降低了Q关于晶振石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器,被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中,以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。
一、石英晶体振荡器的基本原理1、石英晶体振荡器的结构石英晶体振荡器是利用石英晶体(二氧化硅的结晶体)的压电效应制成的一种谐振器件,它的基本构成大致是:从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片,它可以是正方形、矩形或圆形等),在它的两个对应面上涂敷银层作为电极,在每个电极上各焊一根引线接到管脚上,再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器,简称为石英晶体或晶体、晶振。
其产品一般用金属外壳封装,也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。
2、压电效应若在石英晶体的两个电极上加一电场,晶片就会产生机械变形。
反之,若在晶片的两侧施加机械压力,则在晶片相应的方向上将产生电场,这种物理现象称为压电效应。
如果在晶片的两极上加交变电压,晶片就会产生机械振动,同时晶片的机械振动又会产生交变电场。
在一般情况下,晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小,但当外加交变电压的频率为某一特定值时,振幅明显加大,比其他频率下的振幅大得多,这种现象称为压电谐振,它与LC回路的谐振现象十分相似。
它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。
3、符号和等效电路当晶体不振动时,可把它看成一个平板电容器称为静电电容C,它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关,一般约几个PF到几十PF。
当晶体振荡时,机械振动的惯性可用电感L来等效。
一般L的值为几十mH 到几百mH。
晶片的弹性可用电容C来等效,C的值很小,一般只有~。
晶片振动时因摩擦而造成的损耗用R来等效,它的数值约为 100Ω。
由于晶片的等效电感很大,而C很小,R也小,因此回路的品质因数Q很大,可达1000~10000。
加上晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关,而且可以做得精确,因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定度。
4、谐振频率从石英晶体谐振器的等效电路可知,它有两个谐振频率,即(1)当L、C、R支路发生串联谐振时,它的等效阻抗最小(等于R)。
串联揩振频率用fs表示,石英晶体对于串联揩振频率fs呈纯阻性,(2)当频率高于fs时L、C、R支路呈感性,可与电容C。
发生并联谐振,其并联频率用fd表示。
根据石英晶体的等效电路,可定性画出它的电抗—频率特性曲线。
可见当频率低于串联谐振频率fs或者频率高于并联揩振频率fd时,石英晶体呈容性。
仅在fs<f<fd极窄的范围内,石英晶体呈感性。
二、石英晶体振荡器类型特点石英晶体振荡器是由品质因素极高的石英晶体振子(即谐振器和振荡电路组成。
晶体的品质、切割取向、晶体振子的结构及电路形式等,共同决定振荡器的性能。
国际电工委员会(IEC)将石英晶体振荡器分为4类:普通晶体振荡(TCXO),电压控制式晶体振荡器(VCXO),温度补偿式晶体振荡(TCXO),恒温控制式晶体振荡(OCXO)。
目前发展中的还有数字补偿式晶体损振荡(DCXO)等。
普通晶体振荡器(SPXO)可产生10^(-5)~10^(-4)量级的频率精度,标准频率1—100MHZ,频率稳定度是±100ppm。
SPXO没有采用任何温度频率补偿措施,价格低廉,通常用作微处理器的时钟器件。
封装尺寸范围从21×14×6mm及5××1.5mm。
电压控制式晶体振荡器(VCXO)的精度是10^(-6)~10^(-5)量级,频率范围1~30MHz。
低容差振荡器的频率稳定度是±50ppm。
通常用于锁相环路。
封装尺寸14×10×3mm。
温度补偿式晶体振荡器(TCXO)采用温度敏感器件进行温度频率补偿,频率精度达到10^(-7)~10^(-6)量级,频率范围1—60MHz,频率稳定度为±1~±,封装尺寸从30×30×15mm至× ×3.9mm。
通常用于手持电话、蜂窝电话、双向无线通信设备等。
恒温控制式晶体振荡器(OCXO)将晶体和振荡电路置于恒温箱中,以消除环境温度变化对频率的影响。
OCXO频率精度是10^(-10)至10^(-8)量级,对某些特殊应用甚至达到更高。
频率稳定度在四种类型振荡器中最高。
三、石英晶体振荡器的主要参数晶振的主要参数有标称频率,负载电容、频率精度、频率稳定度等。
不同的晶振标称频率不同,标称频率大都标明在晶振外壳上。
如常用普通晶振标称频率有:48kHz、500 kHz、 kHz、1MHz~ MHz等,对于特殊要求的晶振频率可达到1000 MHz以上,也有的没有标称频率,如CRB、ZTB、Ja等系列。
负载电容是指晶振的两条引线连接IC块内部及外部所有有效电容之和,可看作晶振片在电路中串接电容。
负载频率不同决定振荡器的振荡频率不同。
标称频率相同的晶振,负载电容不一定相同。
因为石英晶体振荡器有两个谐振频率,一个是串联揩振晶振的低负载电容晶振:另一个为并联揩振晶振的高负载电容晶振。
所以,标称频率相同的晶振互换时还必须要求负载电容一至,不能冒然互换,否则会造成电器工作不正常。
频率精度和频率稳定度:由于普通晶振的性能基本都能达到一般电器的要求,对于高档设备还需要有一定的频率精度和频率稳定度。
频率精度从10^(-4) 量级到10^(-10)量级不等。
稳定度从±1到±100ppm不等。
这要根据具体的设备需要而选择合适的晶振,如通信网络,无线数据传输等系统就需要更高要求的石英晶体振荡器。
因此,晶振的参数决定了晶振的品质和性能。
在实际应用中要根据具体要求选择适当的晶振,因不同性能的晶振其价格不同,要求越高价格也越贵,一般选择只要满足要求即可。
四、石英晶体振荡器的发展趋势1、小型化、薄片化和片式化:为满足移动电话为代表的便携式产品轻、薄、短小的要求,石英晶体振荡器的封装由传统的裸金属外壳覆塑料金属向陶瓷封装转变。
例如TCXO这类器件的体积缩小了30~100倍。
采用SMD封装的TCXO厚度不足2mm,目前5×3mm尺寸的器件已经上市。
2、高精度与高稳定度,目前无补偿式晶体振荡器总精度也能达到±25ppm,VCXO的频率稳定度在10~7℃范围内一般可达±20~100ppm,而OCXO在同一温度范围内频率稳定度一般为±~5ppm,VCXO控制在±25ppm以下。
3、低噪声,高频化,在GPS通信系统中是不允许频率颤抖的,相位噪声是表征振荡器频率颤抖的一个重要参数。
目前OCXO主流产品的相位噪声性能有很大改善。
除VCXO外,其它类型的晶体振荡器最高输出频率不超过200MHz。
例如用于GSM等移动电话的UCV4系列压控振荡器,其频率为650~1700 MHz,电源电压~,工作电流8~10mA。
4、低功能,快速启动,低电压工作,低电平驱动和低电流消耗已成为一个趋势。
电源电压一般为。
目前许多TCXO和VCXO产品,电流损耗不超过2 mA。
石英晶体振荡器的快速启动技术也取得突破性进展。