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標(biāo)題: 微控制波時(shí)鐘源 [打印本頁]

作者: 揚(yáng)興晶振HXR    時(shí)間: 2015-6-17 15:41
標(biāo)題: 微控制波時(shí)鐘源
微控制器的時(shí)鐘源可以分為兩類:基于機(jī)械諧振器件的時(shí)鐘源,如晶振、陶瓷諧振槽路;RC(電阻、電容)振蕩器。一種是皮爾斯振蕩器配置,適用于晶振和陶瓷諧振槽路。另一種為簡單的分立RC振蕩器。
基于晶振與陶瓷諧振器槽路的振蕩器通常能提供非常高的初始精度和較低的溫度系數(shù)。RC晶振振蕩器能夠快速啟動(dòng),成本也比較低,但通常在整個(gè)溫度和工作電源電壓范圍內(nèi)精度較差,會(huì)在標(biāo)稱輸出頻率的5%至50%范圍內(nèi)變化。但其性能受環(huán)境條件和電路元件選擇的影響。需認(rèn)真對待振蕩器電路的元件選擇和線路板布局。在使用時(shí),陶瓷諧振器槽路和相應(yīng)的負(fù)載電容必須根據(jù)特定的邏輯系列進(jìn)行優(yōu)化。具有高Q值的晶振對放大器的選擇并不敏感,但在過驅(qū)動(dòng)時(shí)很容易產(chǎn)生頻率漂移(甚至可能損壞)。影響振蕩器工作的環(huán)境因素有:電磁干擾(EMI)、機(jī)械震動(dòng)與沖擊、濕度和溫度。這些因素會(huì)增大輸出頻率的變化,增加不穩(wěn)定性,并且在有些情況下,還會(huì)造成振蕩器停振。上述大部分問題都可以通過使用振蕩器模塊避免。這些模塊自帶振蕩器、提供低阻方波輸出,并且能夠在一定條件下保證運(yùn)行。最常用的兩種類型是晶振模塊和集成RC振蕩器(硅振蕩器)。晶振模塊提供與分立晶振相同的精度。硅振蕩器的精度要比分立RC振蕩器高,多數(shù)情況下能夠提供與陶瓷諧振器槽路相當(dāng)?shù)木取_x擇振蕩器時(shí)還需要考慮功耗。分立振蕩器的功耗主要由反饋放大器的電源電流以及電路內(nèi)部的電容值所決定。CMOS放大器功耗與工作頻率成正比,可以表示為功率耗散電容值。比如,HC04反相器門電路的功率耗散電容值是90pF。在4MHz、5V電源下工作時(shí),相當(dāng)于1.8mA的電源電流。再加上20pF的晶振負(fù)載電容,整個(gè)電源電流為2.2mA。陶瓷諧振槽路一般具有較大的負(fù)載電容,相應(yīng)地也需要更多的電流。相比之下,晶振模塊一般需要電源電流為10mA ~60mA。硅振蕩器的電源電流取決于其類型與功能,范圍可以從低頻(固定)器件的幾個(gè)微安到可編程器件的幾個(gè)毫安。一種低功率的硅振蕩器,如MAX7375,工作在4MHz時(shí)只需不到2mA的電流。在特定的應(yīng)用場合優(yōu)化時(shí)鐘源需要綜合考慮以下一些因素:精度、成本、功耗以及環(huán)境需求。電子產(chǎn)品在目前的趨勢發(fā)展下,絕大部分產(chǎn)品都會(huì)選擇使用石英晶振系列產(chǎn)品,而選用陶瓷晶振的產(chǎn)品是越來越少,原因有幾點(diǎn),其一是普通插件石英晶振價(jià)格沒有以前那么高,以低價(jià)格高精度的沖擊陶瓷晶振市場,其二是石英晶振的高精準(zhǔn)度和耐溫范圍要比陶瓷晶振好,陶瓷晶振精度往往達(dá)不到預(yù)期的效果,所有后續(xù)市場陶瓷晶振將會(huì)被慢慢的淘汰。
RC振蕩器能夠快速啟動(dòng),成本也比較低,但通常在整個(gè)溫度和工作電源電壓范圍內(nèi)精度較差,會(huì)在標(biāo)稱輸出頻率的5%至50%范圍內(nèi)變化。 但其性能受環(huán)境條件和電路元件選擇的影響。需認(rèn)真對待振蕩器電路的元件選擇和線路板布局。在使用時(shí),陶瓷諧振槽路和相應(yīng)的負(fù)載電容必須根據(jù)特定的邏輯系列進(jìn)行優(yōu)化。具有高Q值的晶振對放大器的選擇并不敏感,但在過驅(qū)動(dòng)時(shí)很容易產(chǎn)生頻率漂移(甚至可能損壞)。影響振蕩器工作的環(huán)境因素有:電磁干擾(EMI)、機(jī)械震動(dòng)與沖擊、濕度和溫度。這些因素會(huì)增大輸出頻率的變化,增加不穩(wěn)定性,并且在有些情況下,還會(huì)造成振蕩器停振。
上述大部分問題都可以通過使用振蕩器模塊避免。這些模塊自帶振蕩器、提供低阻方波輸出,并且能夠在一定條件下保證運(yùn)行。最常用的兩種類型是晶振模塊和集成RC振蕩器(硅振蕩器)。晶振模塊提供與分立晶振相同的精度。硅振蕩器的精度要比分立RC振蕩器高,多數(shù)情況下能夠提供與陶瓷諧振槽路相當(dāng)?shù)木取?

選擇振蕩器時(shí)還需要考慮功耗。分立振蕩器的功耗主要由反饋放大器的電源電流以及電路內(nèi)部的電容值所決定。CMOS放大器功耗與工作頻率成正比,可以表示為功率耗散電容值。比如,HC04反相器門電路的功率耗散電容值是90pF。在4MHz、5V電源下工作時(shí),相當(dāng)于1.8mA的電源電流。再加上20pF的晶振負(fù)載電容,整個(gè)電源電流為2.2mA。陶瓷諧振槽路一般具有較大的負(fù)載電容,相應(yīng)地也需要更多的電流。相比之下,晶振模塊一般需要電源電流為10mA ~60mA。硅振蕩器的電源電流取決于其類型與功能,范圍可以從低頻(固定)器件的幾個(gè)微安到可編程器件的幾個(gè)毫安。一種低功率的硅振蕩器,如MAX7375,工作在4MHz時(shí)只需不到2mA的電流。







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