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影响晶振寿命的条件因素有哪些

2018-06-18 11:46:48
 
     一个完整的晶体参数包括频率,精度,负载电容,型号,温度等,而一个完整的晶振参数包括频率,精度,负载电容,型号,温度,电压等。晶体是一种无源器件,而晶振是一种有源器件,专业的讲,我们可以称之为石英振荡器,或者是温补振荡器,压控振荡器等。两者均属于频率元器件,因此频率这项参数,我们不难理解。晶振的精度即是指晶振的误差大小,通常我们所听到的“我希望我的产品在5年时间偏差不超过5分钟”,意思就是对晶振的精度要求。温度则是包括了晶体和晶振的储存温度和工作温度。型号毋庸置疑,一个型号可以让我们准备的判断出晶振的品牌信息,规格信息等。负载电容是指在电路中跨接晶体两端的外界有效电容,是晶振正常震荡所需要的电容,一般外接电容,是为了使晶振两端的等效电容等于或者接近负载电容。
   晶振除了清楚自身的负载电容外,还需要掌握外接电容的大小。晶振的负载电容=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C式中Cd,Cg为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,Cic(集成电路内部电容)+△C(PCB上电容).就是说负载电容15pf的话,两边个接27pf的差不多了,一般a为6.5~13.5pF  

       有关于晶振的匹配电容主要作用就是对晶体和震荡电路的补偿和匹配,让电路容易起振并处于合理的激励状态下,同时对震荡频率也有 的“微调”作用。晶振的过激货欠激虽然可工作,但前者容易让晶振老化,影响使用寿命,并导致振荡电路的EMC特性变劣。而后者则导致晶振不容易起振,稳定度较难掌握,所以电容量的大小会轻微影响震荡频率的高低。
   各种逻辑芯片的晶振引脚可以等效为电容三点式振荡器.炙尚电子分析得出晶振引脚的内部通常是一个反相器, 或者是奇数个反相器串联. 在晶振输出引脚 XO 和晶振输入引脚 XI 之间用一个电阻连接, 对于 CMOS 芯片通常是数 M 到数十 M 欧之间. 很多芯片的引脚内部已经包含了这个电阻, 引脚外部就不用接了. 这个电阻是为了使反相器在振荡初始时处与线性状态, 反相器就如同一个有很大增益的放大器, 以便于起振. 石英晶体也连接在晶振引脚的输入和输出之间, 等效为一个并联谐振回路, 振荡频率应该是石英晶体的并联谐振频率. 晶体旁边的两个电容接地, 实际上就是电容三点式电路的分压电容, 接地点就是分压点. 以接地点即分压点为参考点, 振荡引脚的输入和输出是反相的, 但从并联谐振回路即石英晶体两端来看, 形成一个正反馈以保证电路持续振荡. 在芯片设计时, 这两个电容就已经形成了, 一般是两个的容量相等, 容量大小依工艺和版图而不同, 但终归是比较小, 不 适合很宽的频率范围. 外接时大约是数 PF 到数十 PF, 依频率和石英晶体的特性而定. 需要注意的是: 这两个电容串联的值是并联在谐振回路上的, 会影响振荡频率. 当两个电容量相等时, 反馈系数是 0.5, 一般是可以满足振荡条件的, 但如果不易起振或振荡不稳定可以减小输入端对地电容量, 而增加输出端的值以提高反馈量.


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