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Statek石英晶體振蕩器設計指南

發布時間：2024-01-15 14:10:34     瀏覽：2363

　　CMOS皮爾斯振蕩器電路因其優異的頻率穩定性和廣泛的頻率范圍而被廣泛使用。它們是小型，低電流和低電壓電池操作的便攜式產品的理想選擇，特別是用于低頻應用。

　　[1,2]在使用小型化石英晶體進行設計時，必須仔細考慮頻率、增益和晶體驅動電平。本文從閉環和相位分析出發，推導了典型晶控穿孔振蕩器電路的設計方程。利用該方法推導出了頻率、增益和晶體驅動電流方程。

基本晶體振蕩器

基本的石英晶體CMOS皮爾斯振蕩電路結構如圖1所示。晶體振蕩器電路由放大段和反饋網絡組成。要發生振蕩，必須滿足巴克豪森準則

a)回路增益必須大于等于1，且

b)環上的相移必須等于2T的整數倍。

CMoS逆變器提供放大和兩個電容，c&co和晶體作為反饋網絡。穩定放大器的輸出電壓，并用于降低晶體驅動電平。

image.png

晶體的特點

　　為了分析石英晶體振蕩器，我們必須首先了解晶體本身。圖2顯示了石英晶體的等效電路。其中L、c和Rare一般指的是電學等效的力學參數;慣性，恢復力和摩擦力。這些參數可以用晶體阻抗計或網絡分析儀測量。Co是端子間的并聯電容和晶體的電極電容與封裝電容之和。


image.png

總結

利用閉環和相圖法，推導出了簡單石英晶體穿孔振蕩器的頻率、增益和晶體驅動電流方程。從推導的方程可以看出，為了獲得最佳的振蕩器性能，必須仔細考慮雜散電容、最小增益要求和放大器的輸出電阻。最小增益要求應考慮整個工作溫度和電壓范圍。由于負反饋效應，雜散電容尤其關鍵，并將增加振蕩器的最小增益要求。由于晶體制造商繼續小型化晶體諧振器，振蕩器設計人員必須考慮晶體，放大器和電路布局雜散的權衡，以便選擇適當的組件值，以實現適當的晶體驅動，啟動和穩定振蕩。


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