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標題: 晶振的低功耗設計 [打印本頁]

作者: 揚興晶振HXR 時間: 2015-9-15 14:30
標題: 晶振的低功耗設計
在低功耗設計中晶體的選擇非常重要，尤其帶有睡眠喚醒的系統，往往使用低電壓以求低功耗。由于較低的供電電壓，使得提供給晶體的激勵功率減少，造成晶體起振很慢或根本就不能起振。

實際應用中發現，這一現象在上電復位時并不十分明顯，這是由于上電時電路有足夠的擾動，振蕩很容易建立起來。在 MCU 被從睡眠中喚醒時，此時電路的擾動要比上電時小得多，起振變得很不容易。

在振蕩回路中，晶體既不能過激勵，過激勵易于與高次諧波同步；也不能欠激勵，欠激勵導致不容易起振。因此，晶體的選擇應考慮下述幾個要素：諧振頻點、負載電容、激勵功率、溫度特性、長期穩定性。

這就是說，晶振的可靠性工作不僅僅受到負載電容的影響，這一點是我們應用中的一個誤區。

對于負載電容的選擇，應根據晶振供應商提供的 Datasheet 的數值選擇。在許可范圍內，負載電容值越低越好。容值偏大雖有利于振蕩器的穩定，但將會增加起振時間。有些晶振的推薦電路甚至需要串聯電阻 RS，它一般用來來防止晶振被過分驅動。過分驅動晶振會漸漸損耗減少晶振的接觸電鍍，這將引起頻率的上升，造成頻率偏移，加速老化。

那么如何計算晶振的負載電容？可以根據下式獲得：

         Ce = 2 * CL - Cs - Ci

這里， Ce---外接負載電容值（External Load Capacitor Value）
         CL---指定的晶體的容性負載（Specified Crystal Capacitive Load）
         Cs---PCB板上連線的電容，包括晶體焊盤的電容（PCB Trace Capacitance(include crystal pad capacitance)）
         Ci---IC 引腳的電容（IC pin Capacitance）

舉個例子：

         Ce = 2 * 20pF - 7.3pF - 6pF = 26.7pF = 27pF

電阻RS常用來防止晶振被過分驅動。過分驅動晶振會漸漸損耗減少晶振的接觸電鍍,這將引起頻率的上升。可用一臺示波器檢測OSC輸出腳,如果檢測一非常清晰的正弦波,且正弦波的上限值和下限值都符合時鐘輸入需要,則晶振未被過分驅動;相反,如果正弦波形的波峰,波谷兩端被削平,而使波形成為方形,則晶振被過分驅動。這時就需要用電阻RS來防止晶振被過分驅動。判斷電阻RS值大小的最簡單的方法就是串聯一個5k或10k的微調電阻,從0開始慢慢調高,一直到正弦波不再被削平為止。通過此辦法就可以找到最接近的電阻RS值。

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