如何設(shè)計一個有效的晶振電路

作者： 揚(yáng)興晶振 日期：2022-01-07 瀏覽量：

       隨著科技快速發(fā)展，智能電子產(chǎn)品更新迭代越來越頻繁，那么晶振應(yīng)用在各式各樣的電路板中，幾乎大部分的智能電子產(chǎn)品都會應(yīng)用的到，針對不同的產(chǎn)品使用不同的晶振類別，那么在眾多的電路板中，晶振的電路板該如何設(shè)計?下面揚(yáng)興晶振廠家就簡單的講解一下。

  工程師在電路設(shè)計需注意事項(xiàng)

  1.在電路設(shè)計中，務(wù)必要讓晶振，外部電容器與IC之間的信號線盡可能保持最短。其根本在于當(dāng)非常低的電流通過IC石英晶體振蕩器的時候，線路太長的話，會導(dǎo)致它對EMC, ESD與串?dāng)_產(chǎn)生非常敏感的影響。而且線路太長會給振蕩器增加寄生電容。

  2.特別注意晶振和地的走線。

  3.晶振外殼要接地。

  4.晶振的位置盡可能要遠(yuǎn)離時鐘線路和頻繁切換的信號線。

  晶振電路在電路板的設(shè)計細(xì)節(jié)

  1.總線信號都用電阻拉一下。

  之所以這樣做的原因有很多，但并一定每個都需要，在上下拉電阻拉一個單純的輸入信電流也就幾十微安以下。如果拉一個被驅(qū)動的信號，電流將會達(dá)到毫安級。如果對于數(shù)據(jù)和地址總線上的信號，都進(jìn)行上拉，幾瓦的功耗都將消耗在上面。

  2.CPU和FPGA不用的信號怎么處理

  如果選擇懸空，受外界一點(diǎn)點(diǎn)干擾，就可能成為反復(fù)震蕩的輸入信號。MOS器件的功耗基本取決于門電路的翻轉(zhuǎn)次數(shù)。如果全部上拉，也會有微安級電流，所以最好設(shè)置成輸出。

  2.CPU和FPGA不用的信號怎么處理

  如果選擇懸空，受外界一點(diǎn)點(diǎn)干擾，就可能成為反復(fù)震蕩的輸入信號。MOS器件的功耗基本取決于門電路的翻轉(zhuǎn)次數(shù)。如果全部上拉，也會有微安級電流，所以最好設(shè)置成輸出。

  3.存儲芯片的片選信號接地

  大部分存儲器在片選有效時候的功耗是片選無效時候的100倍以上，所以最好使用CS來控制芯片，而不要一直接地。并且在滿足要求的情況下，盡可能的縮短片選脈沖的寬度。

  4.關(guān)于信號過沖

  大部分信號都是有過沖的，如果過沖不是很大，就不需要添加匹配電阻。如果和翰出阻抗匹配上同樣大小的電阻，將會導(dǎo)致電流大，提高了功耗，也會減小信號幅度，嚴(yán)重的時候?qū)?dǎo)致不能使用。所以對于TTL、LVDS、422等信號，只要做到過沖可以接受即可。

  5.電源芯片功耗問題

  電源芯片等一些小芯片，手冊上寫的功耗很小，但是加上負(fù)載之后就不一樣了。在使用這些芯片的時候，需要注意所帶的貼片晶振負(fù)載情況。

  晶體元件的負(fù)載電容是指在電路中跨接晶體兩端的總的外界有效電容。是指晶振要正常震蕩所需要的電容。一般外接電容，是為了使晶振兩端的等效電容等于或接近負(fù)載電容。要求高的場合還要考慮ic輸入端的對地電容。應(yīng)用時一般在給出負(fù)載電容值附近調(diào)整可以得到精確頻率。此電容的大小主要影響負(fù)載諧振頻率和等效負(fù)載諧振電阻。

  晶振的負(fù)載電容CI=【(Cd*Cg)/(Cd+Cg】+Cic+△C式中Cd、Cg為分別接在晶振的兩個腳上和對地的電容Cic(集成電路內(nèi)部電容)+△C(PCB上電容)，當(dāng)它的負(fù)載電容小于CI時，其振蕩頻率正向偏移;而當(dāng)它的負(fù)載電容大于CI時，其振蕩頻率負(fù)向偏移。

  電容調(diào)整方式上

  在輸出脈沖頻率產(chǎn)生偏移，且調(diào)整微調(diào)電容CI無效的情況下，可用頻率計測岀其振蕩頻率，將其與標(biāo)稱頻率32768K晶振相比較。若測得頻率大于32768KHz，說明負(fù)載電容CL偏小。這時可采用圖3并聯(lián)一個附加電容CS，以產(chǎn)生所需的總負(fù)載電容CI，即CI=CL CS;若測得頻率小于32768Hz，說明負(fù)載電容CL偏大，可采用圖4串聯(lián)一個加電容CS，以產(chǎn)生所需的總負(fù)載電容C，即1/CI=1/CL 1/CS。通過對輔助電容CS逐步調(diào)整，使振蕩頻率最終達(dá)到或逼近32768KHz。

  如果實(shí)際的負(fù)載電容配置不當(dāng)?shù)谝粫鹁€路參考頻率的誤差另外如在發(fā)射接收電路上會使昰振的振蕩幅度下降(不在峰氚影響混頻信號的信號強(qiáng)度與信噪當(dāng)波形岀現(xiàn)削峰畸變時可增加負(fù)載電阻調(diào)整嘰十K到幾百K，要穩(wěn)定波形是并聯(lián)一個1M左右的反饋電阻。

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