如何選擇直插晶振
晶振從安裝方式上分為直插晶振和貼片晶振兩種。從晶振的生產(chǎn)和采購方面看,直插晶振的價(jià)格會(huì)高于貼片晶振,安裝成本也較貼片式的高。因此目前主流廠家已經(jīng)逐漸減少插件晶振的生產(chǎn),例如鴻星晶振自2012年3月份開始,對(duì)直插晶振的接單熱情已經(jīng)不高了,建議電路板設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)之初,就要考慮到這一趨勢(shì)。
除了安裝方式之外,設(shè)計(jì)工程師在選擇晶振時(shí)在特定的應(yīng)用場(chǎng)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。
基于晶振與陶瓷諧振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(duì)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(duì)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。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?br />
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。
除了安裝方式之外,設(shè)計(jì)工程師在選擇晶振時(shí)在特定的應(yīng)用場(chǎng)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。
基于晶振與陶瓷諧振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(duì)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(duì)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。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?br />
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。