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更多>>負載電容決定晶振的共振頻率
來源：http://www.ngft.cn 作者：康比電子 2019年07月25
在晶振選擇方面,除頻率,封裝,精度和工作溫度范圍外,對于VCXO應用,用戶必須注意等效串聯(lián)電阻和負載電容.串聯(lián)電阻提供晶體的功耗測量.電阻值越小,振蕩器啟動越容易.負載電容是晶體的重要參數(shù).首先,它決定了晶體的共振頻率.通常,晶體的標記頻率意味著在將指定的負載電容與其并聯(lián)連接之后晶體的諧振頻率.大號等于規(guī)定的負載電容,但這不是將值從1/(2π√L1Ç1).因此,很明顯VCXO的調(diào)諧范圍與CL的值密切相關(guān).對于較小的負載電容值,VCXO調(diào)諧范圍限制在上側(cè);同樣,較大的電容值會降低下側(cè)的調(diào)諧范圍.加載電容的正確值取決于VCXO振蕩器的特性.VCXO CLK發(fā)生器的質(zhì)量和特性會受到晶體選擇和PCB布局的影響.
例如,在MAX9485設(shè)計中,為了平衡調(diào)諧范圍,調(diào)諧曲線的中心和電路板設(shè)計的簡易性,我們選擇了Ecliptek晶振(ECX-5527-27)[2]的具有14pf負載電容的27MHz晶振.有了這樣的晶體,MAX9485可以提供±200ppm的脈沖范圍,參見圖1.應該提到的是,晶體的拉伸范圍也隨包裝而變化.通常,金屬罐裝封裝具有比表面安裝器件(SMD)更大的拉動范圍.然而,最近DAISHINKUCorp制造了一種新的SMD晶體,可提供與金屬罐裝晶體相似的拉伸范圍.我們測試了SMD晶體(KDS晶振DSX530GA),發(fā)現(xiàn)兩個4pf并聯(lián)電容的調(diào)諧范圍約為±200ppm,見圖2.
圖2
為了限制VCXO的調(diào)諧范圍,我們可以通過改變外部并聯(lián)電容來設(shè)置上限.并聯(lián)電容的值在4ps-7ps的范圍內(nèi),具體取決于電路板的寄生電容.另一方面,較低的范圍由內(nèi)部矢量的值確定,其不能在外部改變.為了減少寄生電容對上調(diào)諧范圍的影響,在電路板布局中,我們應該盡量減小石英晶振引腳對地的寄生電容,從而在引腳與接地和電源方案之間提供良好的間隙.
測量輸出CLK抖動的設(shè)置
對于石英晶體振蕩器,抖動是一項重要的性能測量.有兩種最常用的抖動定義:周期抖動和周期間抖動,見圖3細節(jié).為了測量抖動,我們可以使用高速數(shù)字采樣示波器對大量數(shù)據(jù)進行采樣,并根據(jù)定義計算抖動.Tektronix(TDS7254)或Lecroy(Wavepro960)的示波器使用配備的軟件提供這些測量.我們還可以使用高速數(shù)字示波器來測量時域中的周期抖動.圖3顯示了設(shè)置.通過時域方法,我們無法測量周期到周期的抖動.但是,如果每個周期的晶振抖動噪聲是獨立且相同分布的,則周期間抖動是周期抖動的1.414倍.MAX9485可根據(jù)不同的音頻采樣頻率和頻率比例因子產(chǎn)生21種不同的輸出頻率.我們使用了圖4中所示的設(shè)置測量所有可能的輸出CLK頻率的周期抖動.
例如,在MAX9485設(shè)計中,為了平衡調(diào)諧范圍,調(diào)諧曲線的中心和電路板設(shè)計的簡易性,我們選擇了Ecliptek晶振(ECX-5527-27)[2]的具有14pf負載電容的27MHz晶振.有了這樣的晶體,MAX9485可以提供±200ppm的脈沖范圍,參見圖1.應該提到的是,晶體的拉伸范圍也隨包裝而變化.通常,金屬罐裝封裝具有比表面安裝器件(SMD)更大的拉動范圍.然而,最近DAISHINKUCorp制造了一種新的SMD晶體,可提供與金屬罐裝晶體相似的拉伸范圍.我們測試了SMD晶體(KDS晶振DSX530GA),發(fā)現(xiàn)兩個4pf并聯(lián)電容的調(diào)諧范圍約為±200ppm,見圖2.
圖1
圖2
圖3.輸出抖動測量.
圖4.自觸發(fā)抖動測量設(shè)置.
為了限制VCXO的調(diào)諧范圍,我們可以通過改變外部并聯(lián)電容來設(shè)置上限.并聯(lián)電容的值在4ps-7ps的范圍內(nèi),具體取決于電路板的寄生電容.另一方面,較低的范圍由內(nèi)部矢量的值確定,其不能在外部改變.為了減少寄生電容對上調(diào)諧范圍的影響,在電路板布局中,我們應該盡量減小晶體引腳對地的寄生電容,從而在引腳與接地和電源方案之間提供良好的間隙.測量輸出CLK抖動的設(shè)置
表1.周期抖動與輸出頻率的關(guān)系
測量輸出CLK抖動的設(shè)置對于石英晶體振蕩器,抖動是一項重要的性能測量.有兩種最常用的抖動定義:周期抖動和周期間抖動,見圖3細節(jié).為了測量抖動,我們可以使用高速數(shù)字采樣示波器對大量數(shù)據(jù)進行采樣,并根據(jù)定義計算抖動.Tektronix(TDS7254)或Lecroy(Wavepro960)的示波器使用配備的軟件提供這些測量.我們還可以使用高速數(shù)字示波器來測量時域中的周期抖動.圖3顯示了設(shè)置.通過時域方法,我們無法測量周期到周期的抖動.但是,如果每個周期的晶振抖動噪聲是獨立且相同分布的,則周期間抖動是周期抖動的1.414倍.MAX9485可根據(jù)不同的音頻采樣頻率和頻率比例因子產(chǎn)生21種不同的輸出頻率.我們使用了圖4中所示的設(shè)置測量所有可能的輸出CLK頻率的周期抖動.
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