匹配壓電石英晶振外圍負(fù)載電容設(shè)計(jì)!
很多初級(jí)設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)線路的過程中都不知道怎么設(shè)計(jì)外圍的負(fù)載電容值,其實(shí)外圍的電容值匹配并沒有那么復(fù)雜,只用符合IC的情況下設(shè)計(jì)一般比較通用的負(fù)載就可以了,很多的IC廠商在IC匹配清單中,就有明確標(biāo)注使用多少的負(fù)載電容。當(dāng)然如果是匹配設(shè)計(jì)有錯(cuò)的話,會(huì)導(dǎo)致晶振不起振,或者是晶振頻率不穩(wěn)定等問題出現(xiàn),以下我們來了解一下晶振與電容這兩者之間到底需要如何匹配!
壓電石英晶振在晶片制作的過程中就有考慮到如何根據(jù)外圍指定的負(fù)載電容來調(diào)整頻差,因此在使用時(shí)所加給晶體的電容與之匹配才能達(dá)到所要求的頻率精度。在實(shí)際使用時(shí)的線路如圖一所示。
晶振在工作中所接實(shí)際電容:CL=C1*C2/(C1+C2)+CIC+CPBC,即不僅受電容C1和C2影響,還要考慮芯片管腳電容和線路板分布電容。一般在理論推算時(shí)根據(jù)C1*C2/(C1+C2)計(jì)算出來的結(jié)果加上3~5PF即可。
電容的作用有協(xié)助晶振起振與穩(wěn)定振蕩的作用。一般頻率高的會(huì)用較低的電容、頻率低的會(huì)用較高的電容。在要求不高的情況下可不考慮雜散電容,取兩個(gè)電容量值相等,與晶體負(fù)載電容匹配即可,一般是可以滿足振蕩條件的。但要求較高的則必須得考慮,根據(jù)C1和C2算出的結(jié)果再加上雜散電容。若想在加電時(shí)加快晶體起振,可使C2值大于C1值。但在匹配這兩個(gè)電容值時(shí)要慎重選取,因?yàn)榉聪蚱鞯碾妷悍答伿强緾2的,假設(shè)C2過大,反饋電壓過低,這樣不穩(wěn)定,假設(shè)C2過小,反饋電壓過高,儲(chǔ)存能量過少,容易受外界干擾。C1的作用對(duì)C2恰好相反。
兩個(gè)電容值不相等或相等,隨電容精度或變化相同條件下,對(duì)頻率的影響不一樣,不相等時(shí)頻率變化會(huì)稍大一些。另外不同頻率點(diǎn)晶體在設(shè)計(jì)時(shí)C0值不易過大,即電極尺寸要小一些,否則電容對(duì)頻率的影響更靈敏。
在晶振使用過程中,不同的使用條件,即在不同設(shè)計(jì)線路中使用,由于IC管腳電容和線路板分布電容不同,盡管晶振是一樣的,所配電容C1和C2也相同,但振蕩頻率是不一樣的,頻率與負(fù)載電容之間的關(guān)系如圖二。
從圖中看出,實(shí)際負(fù)載電容與頻率是反比關(guān)系,即頻率隨負(fù)載電容的增大而降低,反之而升高。使用時(shí)要得慎重。當(dāng)然如果是成熟的IC或者成熟的產(chǎn)品,我們完全可以按照IC生產(chǎn)商在資料中所標(biāo)注負(fù)載來直接匹配,或者也可以根據(jù)插件晶振或者是貼片晶振的負(fù)載來算出它的外圍負(fù)載要求。注:如有設(shè)計(jì)上的難題或者需求資料請(qǐng)聯(lián)系0755-27876565億金電子技術(shù)部!
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