【晶振廠家經(jīng)驗(yàn)】如何設(shè)計(jì)一個(gè)晶振電路? 晶振存在于大大小小的電路板中,就連小小的U盤中也會(huì)有晶振的存在,那么如何進(jìn)行晶振電路設(shè)計(jì)?本文晶光華小編將為你詳細(xì)解析。
(1)在電路設(shè)計(jì)中,我們必須要讓晶振,外部電容器與IC之間的信號(hào)線盡可能保持最短。其根本在于當(dāng)非常低的電流通過(guò)IC晶振振蕩器的時(shí)候,線路太長(zhǎng)的話,會(huì)導(dǎo)致它對(duì)EMC,ESD與串?dāng)_產(chǎn)生非常敏感的影響。而且線路太長(zhǎng)會(huì)給振蕩器增加寄生電容。
(2)需要特別注意晶振和地的走線。
(3)晶振外殼要接地。
(4)晶振的位置盡可能要遠(yuǎn)離時(shí)鐘線路和頻繁切換的信號(hào)線。
晶振電路在電路板的設(shè)計(jì)
(1)總線信號(hào)都用電阻拉一下。之所以這樣做的原因有很多,但并一定每個(gè)都需要,在上下拉電阻拉一個(gè)單純的輸入信號(hào),電流也就幾十微安以下。如果拉一個(gè)被驅(qū)動(dòng)的信號(hào),電流將會(huì)達(dá)到毫安級(jí)。如果對(duì)于數(shù)據(jù)和地址總線上的信號(hào),都進(jìn)行上拉,幾瓦的功耗都將消耗在上面。
(2)CPU和FPGA不用的信號(hào)怎么處理
如果選擇懸空,受外界一點(diǎn)點(diǎn)干擾,就可能成為反復(fù)震蕩的輸入信號(hào)。MOS器件的功耗基本取決于門電路的翻轉(zhuǎn)次數(shù)。如果全部上拉,也會(huì)有微安級(jí)電流,所以最好設(shè)置成輸出。
(3)存儲(chǔ)芯片的片選信號(hào)接地
大部分存儲(chǔ)器在片選有效時(shí)候的功耗是片選無(wú)效時(shí)候的100倍以上,所以最好使用CS來(lái)控制芯片,而不要一直接地。并且在滿足要求的情況下,盡可能的縮短片選脈沖的寬度。
(4)關(guān)于信號(hào)過(guò)沖
大部分信號(hào)都是有過(guò)沖的,如果過(guò)沖不是很大,就不需要添加匹配電阻。如果和輸出阻抗匹配上同樣大小的電阻,將會(huì)導(dǎo)致電流大,提高了功耗,也會(huì)減小信號(hào)幅度,嚴(yán)重的時(shí)候?qū)?huì)導(dǎo)致不能使用。所以對(duì)于TTL、LVDS、422等信號(hào),只要做到過(guò)沖可以接受即可。
(5)電源芯片功耗問(wèn)題
電源芯片等一些小芯片,手冊(cè)上寫的功耗很小,但是加上負(fù)載之后就不一樣了。在使用這些芯片的時(shí)候,需要注意所帶的負(fù)載情況。
晶體元件的負(fù)載電容是指在電路中跨接晶體兩端的總的外界有效電容。是指晶振要正常震蕩所需要的電容。一般外接電容,是為了使晶振兩端的等效電容等于或接近負(fù)載電容。要求高的場(chǎng)合還要考慮ic輸入端的對(duì)地電容。應(yīng)用時(shí)一般在給出負(fù)載電容值附近調(diào)整可以得到精確頻率。此電容的大小主要影響負(fù)載諧振頻率和等效負(fù)載諧振電阻。
晶振的負(fù)載電容CI=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C式中Cd、Cg為分別接在晶振的兩個(gè)腳上和對(duì)地的電容,Cic(集成電路內(nèi)部電容)+△C(PCB上電容),當(dāng)它的負(fù)載電容小于CI時(shí),其振蕩頻率正向偏移;而當(dāng)它的負(fù)載電容大于CI時(shí),其振蕩頻率負(fù)向偏移。
調(diào)整方式上:在輸出脈沖頻率產(chǎn)生偏移,且調(diào)整微調(diào)電容C1無(wú)效的情況下,可用頻率計(jì)測(cè)出其振蕩頻率,將其與標(biāo)稱頻率32768Hz相比較。若測(cè)得頻率大于32768Hz,說(shuō)明負(fù)載電容CL偏小。這時(shí)可采用并聯(lián)一個(gè)附加電容CS,以產(chǎn)生所需的總負(fù)載電容CI,即CI=CL CS;若測(cè)得頻率小于32768Hz,說(shuō)明負(fù)載電容CL偏大,可采用串聯(lián)一個(gè)加電容CS,以產(chǎn)生所需的總負(fù)載電容CI,即1/CI=1/CL 1/CS。通過(guò)對(duì)輔助電容CS逐步調(diào)整,使振蕩頻率最終達(dá)到或逼近32768Hz。
如果實(shí)際的負(fù)載電容配置不當(dāng),第一會(huì)引起線路參考頻率的誤差,另外如在發(fā)射接收電路上會(huì)使晶振的振蕩幅度下降(不在峰點(diǎn)),影響混頻信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度與信噪。當(dāng)波形出現(xiàn)削峰,畸變時(shí),可增加負(fù)載電阻調(diào)整(幾十K到幾百K),要穩(wěn)定波形是并聯(lián)一個(gè)1M左右的反饋電阻。
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