无源晶振加反相器变有源分析与总结

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了无源晶振加反相器变有源分析与总结相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

转自“电子产品世界”

1.晶体和晶振

通常,我们会将“晶体”(Crystal)和“晶振”(Oscillator)都叫成“晶振”,其实这种叫法并不恰当。

无源晶体是有两个引脚的无极性元件,如图1(a)。正常工作时,需要借助外部电路产生振荡信号,自身并不需要单独外加电源。

技术分享图片图1

而有源晶振一般有四个引脚,如图1(b),其内部集成石英晶体、晶体管、电阻电容等元件。晶振是一个完整的振荡器,只需要外加适当电源就能正常工作,无需其他外加电路。

2.成本分析

在设计时,工程师要尽可能的降低设计成本,从表1中看出这种晶体转晶振的电路可以使晶振的成本降低60%.

技术分享图片表1价格对比

3.晶体变晶振

采用晶体外加无缓冲反相器等元件组成晶振电路,原理及元件如图2.

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图2无缓冲反相器和晶体组成的晶振电路

电路中电阻和电容的选择取决于反向器增益、频率稳定性、功耗、晶体特性和启动时间等,推荐参数如表2.

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表2参数选择

U1:增加U1B主要是为了增大输出能力。无缓冲反相器的型号可以选择NXP、ON、TI等厂家的双反相器芯片。

RF:反向器的反馈电阻,它将反向器偏置在线性区域内。选择的RF值需要足够大,以便反向器的输入阻抗可以与晶体匹配。通常情况下,选择的值在1MΩ与10MΩ之间。

RS:将反向器的输出与晶体隔离开来,防止寄生高频振荡,以便获得良好的波形。通过选择大约等于容抗的值(RS≈XC2)可以获得可以接受的结果。

C1、C2:选择C1和C2的值时,要使C1和C2的并联值等于晶体数据表中指定的建议负载电容(CL)。另外,电容的选择还关系到晶振的启动时间、相移、谐振频率等。

4.参数测试

测试电路时,我们选用了三种不同频率的晶体(见表3)和三个厂家的无缓冲反相器进行组合测试,测试结果见表4.

 

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表3晶体参数

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表4多种电路的测试统计

频率:由晶振的调整频差(25℃±2℃)可以知道,晶体频率在其容忍频率范围内变动是允许的。表4中的测试频率均在允许范围内,并且变动范围较小。

占空比:数字系统对占空比要求并不严格,如果用在精确占空比的场合,用户需要对该参数进行筛选和测试。

启动时间:使用示波器的电平触发功能,测量从系统上电到输出稳定波形的时间。

高低温测试:根据晶体的工作温度,分别测试和记录了电路在85℃、70℃、50℃、25℃、0℃、-20℃、-40℃下的输出频率、占空比等参数,晶振均能顺利启振并参数正常。由于数据较多,篇幅有限,这里就不再列举。

5.结论

利用无源晶体的有源晶振不仅技术上可行,而且可以降低成本。

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个人总结: 常用反相器如上表所示,常用SOT23-6 封装。

1: 此电路多用在晶体振幅(电压)不够,波形整型。 如:常见的 WIFI蓝牙模块(AP6210),收音模块等及芯片时钟提供。

     wifi信号差多与晶振有关如下图

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电路较为常用,可以降低成本。

 

以上是关于无源晶振加反相器变有源分析与总结的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

无源晶体与有源晶振的区别应用范围及用法

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晶振的匹配电容计算公式

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