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晶体晶振区别、应用范围及用法

发布时间:2010-7-12 下午3:22

作者: jeanwu

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无源晶体与有源晶振的区别、应用范围及用法:
1、无源晶体——无源晶体需要用DSP片内的振荡器,在datasheet上有建议的连接方法。无源 晶体没有电压的问题,信号电平是可变的,也就是说是根据起振电路来决定的,同样的晶体可以适用于多种电压,可用于多种不同时钟信号电压要求的DSP,而且 价格通常也较低,因此对于一般的应用如果条件许可建议用晶体,这尤其适合于产品线丰富批量大的生产者。无源晶体相对于晶振而言其缺陷是信号质量较差,通常 需要精确匹配外围电路(用于信号匹配的电容、电感、电阻等),更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。建议采用精度较高的石英晶体,尽可能不 要采用精度低的陶瓷警惕。
2、有源晶振——有源晶振不需要DSP的内部振荡器,信号质量好,比较稳定,而且连接方式相对简单(主要是做好电源滤 波,通常使用一个电容和电感构成的PI型滤波网络,输出端用一个小阻值的电阻过滤信号即可),不需要复杂的配置电路。有源晶振通常的用法:一脚悬空,二脚 接地,三脚接输出,四脚接电压。相对于无源晶体,有源晶振的缺陷是其信号电平是固定的,需要选择好合适输出电平,灵活性较差,而且价格高。对于时序要求敏 感的应用,个人认为还是有源的晶振好,因为可以选用比较精密的晶振,甚至是高档的温度补偿晶振。有些DSP内部没有起振电路,只能使用有源的晶振,如TI 的6000系列等。有源晶振相比于无源晶体通常体积较大,但现在许多有源晶振是表贴的,体积和晶体相当,有的甚至比许多晶体还要小。
几点注意事项:
1、需要倍频的DSP需要配置好PLL周边配置电路,主要是隔离和滤波;
2、20MHz以下的晶体晶振基本上都是基频的器件,稳定度好,20MHz以上的大多是谐波的(如3次谐波、5次谐波等等),稳定度差,因此强烈建议使用低频的器件,毕竟倍频用的PLL电路需要的周边配置主要是电容、电阻、电感,其稳定度和价格方面远远好于晶体晶振器件;
3、时钟信号走线长度尽可能短,线宽尽可能大,与其它印制线间距尽可能大,紧靠器件布局布线,必要时可以走内层,以及用地线包围;
4、通过背板从外部引入时钟信号时有特殊的设计要求,需要详细参考相关的资料。
此外还要做一些说明:
? ?? ?? ?? ?? ? 总体来说晶振的稳定度等方面好于晶体,尤其是精密测量等领域,绝大多数用的都是高档的晶振,这样就可以把各种补偿技术集成在一起,减少了设计的复杂性。试 想,如果采用晶体,然后自己设计波形整形、抗干扰、温度补偿,那样的话设计的复杂性将是什么样的呢?我们这里设计射频电路等对时钟要求高的场合,就是采用 高精度温补晶振的,工业级的要好几百元一个。
? ?? ?? ?? ?? ? 特殊领域的应用如果找不到合适的晶振,也就是说设计的复杂性超出了市场上成品晶振水平,就必须自己设计了,这种情况下就要选用晶体了,不过这些晶体肯定不是市场上的普通晶体,而是特殊的高端晶体,如红宝石晶体等等。
更高要求的领域情况更特殊,我们这里在高精度测试时采用的时钟甚至是原子钟、铷钟等设备提供的,通过专用的射频接插件连接,是个大型设备,相当笨重。
? ?? ?? ?? ?? ???晶振:即所谓石英晶体谐振器和石英晶体时钟振荡器的统称。不过由于在消费类电子产品中,谐振器用的更多,所以一般的概念中把晶振就等同于谐振器理解了。后者就是通常所指钟振。
2、 分类。首先说一下谐振器。
? ?? ?? ?? ?? ?谐振器一般分为插件(Dip)和贴片(SMD)。插件中又分为HC-49U、HC-49U/S、音叉型(圆柱)。HC-49U一般称49U,有些采购俗称 “高型”,而HC-49U/S一般称49S,俗称“矮型”。音叉型按照体积分可分为3*8,2*6,1*5,1*4等等。贴片型是按大小和脚位来分类。例 如7*5(0705)、6*3.5(0603),5*3.2(5032)等等。脚位有4pin和2pin之分。
? ?? ?? ?? ?? ? 而振荡器也是可以分为插件和贴片。 插件的可以按大小和脚位来分。例如所谓全尺寸的,又称长方形或者14pin,半尺寸的又称为正方形或者8pin。不过要注意的是,这里的14pin和 8pin都是指振荡器内部核心IC的脚位数,振荡器本身是4pin。而从不同的应用层面来分,又可分为OSC(普通钟振), TCXO(温度补偿),VCXO(压控),OCXO(恒温)等等。
3、 基本术语。我想这也是很多采购同学比较模糊的地方。这里我选了一些常用的谐振器术语拿来做一下解释。
Frequency Tolerance(调整频差):在规定条件下,在基准温度(25±2℃)与标称频率允许的偏差。一般用PPm(百万分之)表示。
? ?? ?? ?? ?? ???Frequency Stability(温度频差):指在规定的工作温度范围内,与标称频率允许的偏差。用PPm表示。
Aging(年老化率):在规定条件下,晶体工作频率随时间而允许的相对变化。以年为时间单位衡量时称为年老化率。
Shunt Capacitance(静电容):等效电路中与串联臂并接的电容,也叫并电容,通常用C0表示。
Load Capacitance(负载电容):与晶体一起决定负载谐振频率fL的有效外界电容,通常用CL表示。
? ?? ?? ?? ?? ???一般最关注的参数有2个,即调整频差,负载电容。有一部分对温度频差有要求。如果工作温度范围比较广,则会对工作温度范围有所要求,即所谓宽温。
4、 选用。主要讲讲谐振器。理论上来说,只要参数确定,选任何一种型号都是可以正常使用的。例如49U和49S替换,49S和圆柱以及和贴片替换,都是没有问 题的。但在实际选择中会根据电路特点,成本以及便利性来考量和选择。一般来说,简单的应用中主要都是从成本在考虑。但是有些产品或者电路会对晶振的等效电 阻,激励功率等等提出要求,所以就会在不同的型号中加以选择。另外,贴片则主要是为了适应产品日益小型化和提高生产效率的要求。听到有些采购朋友说,只能 选49S而不能用49U或者反之,这是一个小误区。呵呵。
? ?? ?? ?? ?? ? 而钟振的选择则主要决定产品电路的特性的要求,一般来说钟振在精密性以及需要达到相关应用的要求会更好。例如手机,通信机站,卫星等等
附件:
晶体晶振选型指南.pdf 下载次数: ?993 资源分:?1
32768 Type.pdf 下载次数: ?336 资源分:?1
???标签: 下载 资料分享
jeanwu 编辑于 2010-12-20 上午11:17
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第1楼

回复主题:晶体晶振区别、应用范围及用法

发布时间:2010-7-13 下午1:33

作者: szpsxblei

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