看FCD-Tech公司如何為微處理器選擇晶振
來源：http://m.hhamai.cn 作者：金洛鑫電子 2019年05月10
來自荷蘭的FCD-Tech晶振公司，是重要的頻率控制元器件和微波射頻產(chǎn)品的供應(yīng)商，擁有完整完善的石英晶體和晶體振蕩器產(chǎn)線，與國際上許多知名的微處理器工廠合作。微處理器是一種由一片或少數(shù)幾片大規(guī)模集成電路組成的中央處理器，是許多產(chǎn)品不可缺少的一部分，對(duì)組成的電子元件非常嚴(yán)格，使用在微處理器身上的晶振不僅要尺寸小，而且性能和穩(wěn)定性方面要求也比較高。以下內(nèi)容是FCD-Tech Crystal公司為大家提供的，關(guān)于如何選擇微處理器晶振的技術(shù)信息。
除非在微處理器數(shù)據(jù)表中另有規(guī)定，否則本應(yīng)用筆記可用作選擇晶體的一般指導(dǎo)，該晶體可與許多領(lǐng)先的微處理器制造商一起使用。大多數(shù)微處理器都包括一個(gè)帶正反饋電阻（典型值為1MO）的逆變器設(shè)計(jì)，帶有一個(gè)可選的串聯(lián)電阻，其值在10歐姆到1K歐姆之間變化（見圖A）
它具有輸入端口（通常稱為XIN，XI，XTALI或類似性質(zhì)）和輸出端口（XOUT，XO，XTALO或類似性質(zhì)），用于這兩個(gè)端口之間的晶體單元連接。大多數(shù)芯片都設(shè)計(jì)有一個(gè)選項(xiàng)，可以通過外部時(shí)鐘振蕩器驅(qū)動(dòng)，輸入到晶體輸入端口，也可以使用外部晶振。
繪制石英晶體振蕩器根據(jù)共振頻率，可以選擇晶體作為基波或泛音模式。通常，28MHz以上的頻率需要第三個(gè)泛音模式以獲得價(jià)格優(yōu)勢(shì)和交付。在并聯(lián)模式中，晶體電抗是電感性的，需要兩個(gè)外部電容器（C1）和（C2）來實(shí)現(xiàn)必要的振蕩相移。無論晶體處于基本模式還是泛音模式，都需要C1和C2。C1和C2的值由芯片制造商規(guī)定，從6pF到47pF不等。
C1和C2可能不平衡，即值相等，但有時(shí)會(huì)以特定比率（C1/C2）偏移以獲得最佳性能，具體取決于晶體和放大器特性以及電路板布局。圖B示出了基模操作的典型配置。在泛音模式中，需要額外的電感器L1和電容Cc來選擇第三泛音模式，同時(shí)抑制或拒絕基模。選擇第三泛音石英晶振電路中的L1和Cc值以滿足以下條件。來自串聯(lián)諧振電路的L1，Cc分量的頻率低于基頻，這使得電路在基頻下看起來是電感性的。這種情況不利于基模的振蕩。
來自并聯(lián)諧振電路的L1，Cc和C2分量的頻率大約在基波和第三泛音頻率之間的中間。這種情況使電路在第三泛音頻率處電容，這有利于在所需的泛音模式下的振蕩。（見圖C）
在標(biāo)準(zhǔn)泛音模式下，C2值從10pF到30pF不等。Cc值應(yīng)選擇至少為C2值的10倍，因此其等效C-equiv。將近似值。不同晶體頻率的L1典型值：
圖D示出了40.320MHz，第三泛音模式操作的典型電路配置。
負(fù)電阻測(cè)量：
當(dāng)晶振在振蕩電路中作為感應(yīng)無功電抗被驅(qū)動(dòng)時(shí)，晶體單元和振蕩電路之間的關(guān)系如圖E所示。為了改善振蕩電路的起始條件，可以增加振蕩電路的值。負(fù)電阻-R-振蕩電路的哪個(gè)參數(shù)。如果沒有很大負(fù)電阻（較小負(fù)電阻）的電路與具有較大諧振電阻的晶體單元組合，則啟動(dòng)條件將變得更糟。振蕩電路應(yīng)設(shè)計(jì)成使得負(fù)電阻值為諧振電阻的5至10倍。
還需要將負(fù)載電容的中心值（確定振蕩頻率的絕對(duì)值）和可變范圍（振蕩頻率的微調(diào)范圍）保持在振蕩電路中的最佳值。
負(fù)阻測(cè)量程序：
-打開所用主電路中晶體單元的任一端，并將可變電阻器串聯(lián)插入諧振器單元，如圖E所示。
-改變電阻值以檢查當(dāng)時(shí)觀察到的振蕩極限和電阻（歐姆）。在這種情況下，必須打開和關(guān)閉電源電路。
-電路中的負(fù)電阻（-R）是通過上述方法獲得的值與壓電晶體的諧振電阻R1之和。
-該測(cè)量應(yīng)在工作頻率的上限和下限進(jìn)行
除非在微處理器數(shù)據(jù)表中另有規(guī)定，否則本應(yīng)用筆記可用作選擇晶體的一般指導(dǎo)，該晶體可與許多領(lǐng)先的微處理器制造商一起使用。大多數(shù)微處理器都包括一個(gè)帶正反饋電阻（典型值為1MO）的逆變器設(shè)計(jì)，帶有一個(gè)可選的串聯(lián)電阻，其值在10歐姆到1K歐姆之間變化（見圖A）
繪制石英晶體振蕩器根據(jù)共振頻率，可以選擇晶體作為基波或泛音模式。通常，28MHz以上的頻率需要第三個(gè)泛音模式以獲得價(jià)格優(yōu)勢(shì)和交付。在并聯(lián)模式中，晶體電抗是電感性的，需要兩個(gè)外部電容器（C1）和（C2）來實(shí)現(xiàn)必要的振蕩相移。無論晶體處于基本模式還是泛音模式，都需要C1和C2。C1和C2的值由芯片制造商規(guī)定，從6pF到47pF不等。
C1和C2可能不平衡，即值相等，但有時(shí)會(huì)以特定比率（C1/C2）偏移以獲得最佳性能，具體取決于晶體和放大器特性以及電路板布局。圖B示出了基模操作的典型配置。在泛音模式中，需要額外的電感器L1和電容Cc來選擇第三泛音模式，同時(shí)抑制或拒絕基模。選擇第三泛音石英晶振電路中的L1和Cc值以滿足以下條件。來自串聯(lián)諧振電路的L1，Cc分量的頻率低于基頻，這使得電路在基頻下看起來是電感性的。這種情況不利于基模的振蕩。
圖D示出了40.320MHz，第三泛音模式操作的典型電路配置。
當(dāng)晶振在振蕩電路中作為感應(yīng)無功電抗被驅(qū)動(dòng)時(shí)，晶體單元和振蕩電路之間的關(guān)系如圖E所示。為了改善振蕩電路的起始條件，可以增加振蕩電路的值。負(fù)電阻-R-振蕩電路的哪個(gè)參數(shù)。如果沒有很大負(fù)電阻（較小負(fù)電阻）的電路與具有較大諧振電阻的晶體單元組合，則啟動(dòng)條件將變得更糟。振蕩電路應(yīng)設(shè)計(jì)成使得負(fù)電阻值為諧振電阻的5至10倍。
負(fù)阻測(cè)量程序：
-打開所用主電路中晶體單元的任一端，并將可變電阻器串聯(lián)插入諧振器單元，如圖E所示。
-改變電阻值以檢查當(dāng)時(shí)觀察到的振蕩極限和電阻（歐姆）。在這種情況下，必須打開和關(guān)閉電源電路。
-電路中的負(fù)電阻（-R）是通過上述方法獲得的值與壓電晶體的諧振電阻R1之和。
-該測(cè)量應(yīng)在工作頻率的上限和下限進(jìn)行
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