DSP電路板設(shè)計中晶振的應(yīng)用

作者： 揚興科技 日期：2021-09-23 瀏覽量：

  在dsp電路板的設(shè)計中會需要用到晶振，本文從有源晶振和無源晶體分別來談。

  1、無源晶體——無源晶體需要用DSP片內(nèi)的振蕩器，在datasheet上有建議的連接方法。無源晶體沒有電壓的問題，信號電平是可變的，也就是說是根據(jù)起振電路來決定的，同樣的晶體可以適用于多種電壓，可用于多種不同時鐘信號電壓要求的DSP，而且價格通常也較低，因此對于一般的應(yīng)用如果條件許可建議用晶體，這尤其適合于產(chǎn)品線豐富批量大的生產(chǎn)者。無源晶體相對于晶振而言其缺陷是信號質(zhì)量較差，通常需要精確匹配外圍電路(用于信號匹配的電容、電感、電阻等)，更換不同頻率的晶體時周邊配置電路需要做相應(yīng)的調(diào)整。建議采用精度較高的石英晶體，盡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的內(nèi)部振蕩器，信號質(zhì)量好，比較穩(wěn)定，而且連接方式相對簡單(主要是做好電源濾波，通常使用一個電容和電感構(gòu)成的PI型濾波網(wǎng)絡(luò)，輸出端用一個小阻值的電阻過濾信號即可)，不需要復(fù)雜的配置電路。有源晶振通常的用法：一腳懸空，二腳接地，三腳接輸出，四腳接電壓。相對于無源晶體，有源晶振的缺陷是其信號電平是固定的，需要選擇好合適輸出電平，靈活性較差，而且價格高。對于時序要求敏感的應(yīng)用，個人認為還是有源的晶振好，因為可以選用比較精密的晶振，甚至是高檔的溫度補償晶振。有些DSP內(nèi)部沒有起振電路，只能使用有源的晶振，如TI的6000系列等。有源晶振相比于無源晶體通常體積較大，但現(xiàn)在許多有源晶振是表貼的，體積和晶體相當(dāng)，有的甚至比許多晶體還要小。

  幾點注意事項：

  1、需要倍頻的DSP需要配置好PLL周邊配置電路，主要是隔離和濾波;

  2、20MHz以下的晶體晶振基本上都是基頻的器件，穩(wěn)定度好，20MHz以上的大多是諧波的(如3次諧波、5次諧波等等)，穩(wěn)定度差，因此強烈建議使用低頻的器件，畢竟倍頻用的PLL電路需要的周邊配置主要是電容、電阻、電感，其穩(wěn)定度和價格方面遠遠好于晶體晶振器件;

  3、時鐘信號走線長度盡可能短，線寬盡可能大，與其它印制線間距盡可能大，緊靠器件布局布線，必要時可以走內(nèi)層，以及用地線包圍;

  4、通過背板從外部引入時鐘信號時有特殊的設(shè)計要求，需要詳細參考相關(guān)的資料。

  此外還要做一些說明：

  總體來說晶振的穩(wěn)定度等方面好于晶體，尤其是精密測量等領(lǐng)域，絕大多數(shù)用的都是高檔的晶振，這樣就可以把各種補償技術(shù)集成在一起，減少了設(shè)計的復(fù)雜性。試想，如果采用晶體，然后自己設(shè)計波形整形、抗干擾、溫度補償，那樣的話設(shè)計的復(fù)雜性將是什么樣的呢?我們這里設(shè)計射頻電路等對時鐘要求高的場合，就是采用高精度溫補晶振的，工業(yè)級的要好幾百元一個。

  特殊領(lǐng)域的應(yīng)用如果找不到合適的晶振，也就是說設(shè)計的復(fù)雜性超出了市場上成品晶振水平，就必須自己設(shè)計了，這種情況下就要選用晶體了，不過這些晶體肯定不是市場上的普通晶體，而是特殊的高端晶體，如紅寶石晶體等等。

  更高要求的領(lǐng)域情況更特殊，我們這里在高精度測試時采用的時鐘甚至是原子鐘、銣鐘等設(shè)備提供的，通過專用的射頻接插件連接，是個大型設(shè)備，相當(dāng)笨重。

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