深入了解石英Oscillator?这几个方面是必经之路

深入了解石英Oscillator?这几个方面是必经之路

电子行业正在更新换代,各种各样的电子产品也层出不穷,并且随着发展,如今电子行业对于有源晶振的需求正在稳步增长;所以广大用户必须要开始对振荡器有一定的了解了,以便了解这类产品的工作原理;那么问题来了,怎么才算深入了解呢?又该从哪些方面下手会比较好呢?这其中都是大有讲究的.

什么是振荡器?振荡器是一种产生重复信号的电子电路.该信号可以根据应用以多种形式出现.某些应用程序需要基本时钟来维持进程的操作间隔.其他应用要求时钟具有非常干净的波形和紧密的稳定性,以产生高质量的通信和数据传输.

那么这首先就是其工作原理了,了解工作原理不仅能够让我们在应用过程中更加顺畅,还能够为你理解后续文章提供保障.好了,闲话不多说,石英晶体振荡器的工作原理到底是怎么样的呢?

振荡器电路背后的原理是稳定的稳态输出信号.实现此目的的一种方法是使用正反馈回路.此处,输出电压的一部分被反馈到输入,而没有净相移,因此增强了输出信号.然后,信号被放大并再次环回,导致输出信号增大.反馈环路中的增益需要控制为单位增益,否则信号将被削波和失真.

振荡器的启动时间也是关键,启动时间是有源石英晶振首次开启的时间.在此期间,将存在不稳定,直到振荡稳定为止.启动时间通常以微秒(µS)为单位,但是它与频率有关,并由反馈环路控制.闭环增益的大小对启动时间有很大的影响.对闭环增益产生负面影响的因素包括驱动电平低,晶体电容负载(CL)的值较高以及等效串联电阻(ESR).低增益会导致启动时间过长,而高增益会导致启动完全失败或过度驱动晶体结构.理想增益取决于振荡器电路的负电阻,在这种情况下,驱动器必须克服负电阻才能启动并建立振荡器输出.因此,振荡器频率直接影响启动时间,因此,对于KHz振荡器,循环时间要比MHz振荡器长得多.增益裕度差是kHz振荡器中的常见问题,因为驱动电平低一个数量级,而晶体ESR则高一个数量级.为了克服这些问题,需要进行仔细的设计,以使驱动器级别与合适的CL和ESR值匹配.

还有就是负电阻,为了获得最佳性能,必须以增强负电阻的方式设计振荡器电路,有时将其称为振荡余量.负电阻的确定是通过串联可变电阻来实现的.为了使电路运行良好,可靠,建议负极电阻至少为晶振单元规定的最大等效串联电阻值的五倍.负电阻的值超过晶体单元最大电阻的五倍甚至更好.由于负电阻会在高温下降低,因此建议在工作范围的最高温度下进行测试.

想要深入了解石英晶体振荡器的话,启动时间和负电阻这两点是绕不开的,当然我们了解振荡器也就是了解怎么去提高它的性能,了解设计理念和方法,自然不仅仅是这两个方面,其中还包含负载电容,采用什么样的谐振电路,频率和泛音模式设计等等.