Geyer石英晶體振蕩器電路的基本拓撲結構
德國人是出了名的嚴謹,無論是做人還是做事都一樣,如果你在德國想找當地人問路,德國人會根據你走路的步伐和快慢,告訴你大約要走多久,路程有多遠。德國晶振的制造與生產,也體現了德國人嚴謹的特點,對待品質始終如一,因此幾乎沒有人會懷疑德國進口晶振的質量和服務,Geyer晶振是德國比較有名的晶體制造商,多年來不斷的研發新的晶體和振蕩器,也發現并創造了一些有利于量產的技術與工藝。
在IC內部有一個反相放大器(相移大約180°),形成一部分振蕩電路。外部電路由石英晶體,Cx1,Cx2和Rv和另一個相移180°,滿足360°(或0°)的反饋要求使電路以石英晶體給定的頻率振蕩。
IC的特點:
Rout,Cout:振蕩器IC的輸出電阻/輸出電容
Rin,Cin:振蕩器IC的輸入電阻/電容(起始值CMOS:1M/3pF的)
這些值應在制造商的IC數據表中說明,但很少指定,盡管它們對晶振電路設計很重要。Rout可以通過電壓降來計算一個已知的負載電阻。
石英晶體的特點:
fL石英晶體的標稱頻率
石英晶體的R1 ESR(通常指定為上限)
C0石英晶體靜電容(通常指定為上限)
石英晶體的C1動態(運動)電容(很少指定)
連接的CH1,CH2電容(大約0.8pF),大多數可以忽略不計,因為包含在C0中CL的SMD晶體標稱負載電容。
石英晶體的L1動態電感(很少指定)這些值在石英晶體制造商的數據表中規定,精確通過網絡分析儀分析一批石英晶體可以找到數值。
IC輸入端的Ca有效電容為IC的Cin,雜散電容*的總和PCB(4~6pF),石英晶體諧振器CH2(~0.8pF)的體電容,以及離散冷凝器C12。
起始值:1,1 ... 1,2xCL
IC輸出端的Cb有效電容,即PCB的雜散電容*之和(4~6pF),石英晶體CH1(~0.8pF)的體電容和離散電壓冷凝器C11。
起始值:2xCa.
Rv串聯電阻(應始終在布局中提供,即使后來填充了0歐姆)。設計中的有效串聯電阻是Rv和Rout的總和。
*雜散電容可以通過測量未填充的PCB來找到。
模擬:
GEYER提供Y-QUARTZ應用程序,其中包括(模擬和優化皮爾斯石英晶體振蕩器的特性。通過輸入上述內容值可以顯示并改變反饋的幅度和相位特性電路,由石英晶體和周圍元件組成),可靠振蕩不超過石英晶體的最大驅動水平。
執行/布局:
布局需要特別注意:具有低電容的短跡線,對稱布局,沒有過孔,附近沒有“熱”痕跡。如果無法避免過孔,則應鋪設過孔對稱。
驗證:
必須在原型PCB上驗證有源晶振的正確功能,因為寄生電容和電阻事先是未知的,并且其值是電阻器和電容器必須根據石英的預期功能進行調整晶體振蕩器。
必須使用有源低電容探頭(<=2pF)進行測量,因為電容> 10pF的普通探頭可以完全改變設置并渲染所有設置測量沒用。如果沒有低電容探頭,則使用小型陶瓷冷凝器(1~2pF)可以與探頭暫時串聯測量。然而,在給定頻率下分頻比的重新校準歐美晶振是必然。
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