晶振小型化的電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)

作者： 揚(yáng)興晶振 日期：2022-05-18 瀏覽量：

  小型化已經(jīng)是電子行業(yè)應(yīng)用的一個(gè)持續(xù)趨勢(shì)。那么，石英晶體尺寸減小會(huì)在電路設(shè)計(jì)過程中引起不同的問題。為了幫助解決這些問題，本文重點(diǎn)介紹對(duì)縮小石英晶體尺寸時(shí)對(duì)電路設(shè)計(jì)需要注意哪些。

  頻率

  晶體的尺寸越小，諧振頻率就越高。對(duì)于石英來說，石英毛坯的厚度與諧振頻率成反比關(guān)系。這意味著當(dāng)晶片變薄時(shí)，頻率會(huì)增加。相反，這意味著需要更厚的空白來獲得更低的頻率。

  因此物理上石英晶體（指無源諧振器）在2.0x1.6mm封裝中，提供不能低于16MHz的頻率或在1.6x1.2mm尺寸中不能提供低于24MHz的頻率。在電路設(shè)計(jì)中，從較大尺寸的石英晶體更換到較小尺寸的石英晶體時(shí)需要考慮到這一點(diǎn)。

2016&1612晶振封裝頻率

  等效串聯(lián)電阻

  較小晶體的另一個(gè)特點(diǎn)是等效串聯(lián)電阻(ESR)更高。晶體的ESR取決于幾個(gè)參數(shù)，例如頻率、晶體尺寸、電極尺寸和安裝結(jié)構(gòu)。一般規(guī)則，晶體越小，ESR越高。在電路設(shè)計(jì)評(píng)估期間，需要考慮ESR以確保可以保證穩(wěn)定的振蕩。穩(wěn)定振蕩的特點(diǎn)是安全系數(shù)為5或更高。安全系數(shù)，通常也稱為負(fù)電阻比，由負(fù)電阻與ESR的比值定義。

安全系數(shù)公式見公式

  電路中的負(fù)電阻可以通過添加一個(gè)與晶體串聯(lián)的電位器來測(cè)量，如圖所示。電位器的電阻需要增加，直到晶體停止振蕩-這個(gè)電阻值標(biāo)記為RADDmax。使用RADDmax和晶體的最大ESR可以計(jì)算出負(fù)電阻和安全系數(shù)。

帶RADD的電路圖

  如果ESR增加，則安全系數(shù)會(huì)降低，就不能再保證晶體的安全振蕩(SF<5)。如果在舊電路設(shè)計(jì)中使用較小的晶體代替較大的晶體，這種現(xiàn)象很容易發(fā)生。在這種情況下，如何提高安全系數(shù)并保證穩(wěn)定的振蕩呢?最簡單方法是降低Ca和Cb。當(dāng)降低Ca和Cb時(shí)，會(huì)導(dǎo)致RADD在振蕩停止的點(diǎn)更高，使負(fù)電阻的改善和安全系數(shù)的增加。

  這就是為什么較小的晶體通常以較低的負(fù)載電容出售。因此，在考慮從較大晶體更換到較小晶體時(shí)，應(yīng)注意它也需要更換電容器。更多相關(guān)晶振電路常見問題可閱讀揚(yáng)興官網(wǎng)《晶振電路中常見問題》

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