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尺寸重要嗎?晶振小型化的電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)

揚(yáng)興科技 ? 2022-05-19 10:03 ? 次閱讀
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你知道嗎?小型化已經(jīng)是電子行業(yè)的一個(gè)持續(xù)趨勢(shì)。那么,石英晶體尺寸減小會(huì)在電路設(shè)計(jì)過(guò)程中引起不同的問(wèn)題。為了幫助解決這些問(wèn)題,本文重點(diǎn)介紹對(duì)縮小石英晶體尺寸時(shí)對(duì)電路設(shè)計(jì)有什么要注意的。

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頻率

晶體的尺寸越小,諧振頻率就越高。對(duì)于石英來(lái)說(shuō),石英毛坯的厚度與諧振頻率成反比關(guān)系。這意味著當(dāng)晶片變薄時(shí),頻率會(huì)增加。相反,這意味著需要更厚的空白來(lái)獲得更低的頻率。

因此物理上石英晶體(指無(wú)源諧振器)在2.0x1.6mm封裝中提供不能低于16MHz的頻率或在1.6x1.2mm封裝中不能提供低于24MHz的頻率。在電路設(shè)計(jì)中,從較大尺寸的石英晶體更換到較小尺寸的石英晶體時(shí)需要考慮到這一點(diǎn)。

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2016&1612晶振封裝頻率

等效串聯(lián)電阻

較小晶體的另一個(gè)特點(diǎn)是等效串聯(lián)電阻(ESR)更高。晶體的ESR取決于幾個(gè)參數(shù),例如頻率、晶體尺寸、電極尺寸和安裝結(jié)構(gòu)。一般規(guī)則,晶體越小,ESR越高。在電路設(shè)計(jì)評(píng)估期間,需要考慮ESR以確保可以保證穩(wěn)定的振蕩。穩(wěn)定振蕩的特點(diǎn)是安全系數(shù)為5或更高。安全系數(shù),通常也稱(chēng)為負(fù)電阻比,由負(fù)電阻與ESR的比值定義。

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安全系數(shù)公式見(jiàn)公式

電路中的負(fù)電阻可以通過(guò)添加一個(gè)與晶體串聯(lián)的電位器來(lái)測(cè)量,如圖所示。電位器的電阻需要增加,直到晶體停止振蕩-這個(gè)電阻值標(biāo)記為RADDmax。使用RADDmax和晶體的最大ESR可以計(jì)算出負(fù)電阻和安全系數(shù)。

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帶RADD的電路圖

如果ESR增加,則安全系數(shù)會(huì)降低,就不能再保證晶體的安全振蕩(SF<5)。如果在舊電路設(shè)計(jì)中使用較小的晶體代替較大的晶體,這種現(xiàn)象很容易發(fā)生。

在這種情況下,如何提高安全系數(shù)并保證穩(wěn)定的振蕩呢?最簡(jiǎn)單方法是降低Ca和Cb。當(dāng)降低Ca和Cb時(shí),會(huì)導(dǎo)致RADD在振蕩停止的點(diǎn)更高,使負(fù)電阻的改善和安全系數(shù)的增加。

這就是為什么較小的晶體通常以較低的負(fù)載電容出售。因此,在考慮從較大晶體更換到較小晶體時(shí),應(yīng)注意它也需要更換電容器。

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