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  • Statek石英晶体振荡器设计指南

    发布时间：2024-01-15 14:10:34     浏览：893

    　　CMOS皮尔斯振荡器电路因其优异的频率稳定性和广泛的频率范围而被广泛使用。它们是小型，低电流和低电压电池操作的便携式产品的理想选择，特别是用于低频应用。

    　　[1,2]在使用小型化石英晶体进行设计时，必须仔细考虑频率、增益和晶体驱动电平。本文从闭环和相位分析出发，推导了典型晶控穿孔振荡器电路的设计方程。利用该方法推导出了频率、增益和晶体驱动电流方程。

    基本晶体振荡器

    基本的石英晶体CMOS皮尔斯振荡电路结构如图1所示。晶体振荡器电路由放大段和反馈网络组成。要发生振荡，必须满足巴克豪森准则

    a)回路增益必须大于等于1，且

    b)环上的相移必须等于2T的整数倍。

    CMoS逆变器提供放大和两个电容，c&co和晶体作为反馈网络。稳定放大器的输出电压，并用于降低晶体驱动电平。

    image.png

    晶体的特点

    　　为了分析石英晶体振荡器，我们必须首先了解晶体本身。图2显示了石英晶体的等效电路。其中L、c和Rare一般指的是电学等效的力学参数;惯性，恢复力和摩擦力。这些参数可以用晶体阻抗计或网络分析仪测量。Co是端子间的并联电容和晶体的电极电容与封装电容之和。


    image.png

    总结

    利用闭环和相图法，推导出了简单石英晶体穿孔振荡器的频率、增益和晶体驱动电流方程。从推导的方程可以看出，为了获得最佳的振荡器性能，必须仔细考虑杂散电容、最小增益要求和放大器的输出电阻。最小增益要求应考虑整个工作温度和电压范围。由于负反馈效应，杂散电容尤其关键，并将增加振荡器的最小增益要求。由于晶体制造商继续小型化晶体谐振器，振荡器设计人员必须考虑晶体，放大器和电路布局杂散的权衡，以便选择适当的组件值，以实现适当的晶体驱动，启动和稳定振荡。


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