如何正確理解有源晶體的負載驅(qū)動電平等參數(shù)及設(shè)計規(guī)范
來源：http://www.element79mechanical.com 作者：億金電子 2020年07月21
如何正確理解有源晶體的負載驅(qū)動電平等參數(shù)及設(shè)計規(guī)范
何為有源晶體,該產(chǎn)品的主要性能參數(shù)都有哪些呢?這些參數(shù)主要包含負載電容,驅(qū)動電平,頻率等等;這些參數(shù)都會對晶振產(chǎn)品的性能造成直接影響,那么我們應(yīng)該怎么樣正確理解有源晶體的這些參數(shù)呢?其次就是它的設(shè)計規(guī)范都有哪些,下面我們來仔細介紹一下.
負載電容:負載電容可以定義為”在晶振的連接點之間,存在于振蕩器電路中的,經(jīng)過測量或計算得出的電容值”.在串聯(lián)諧振電路的情況下,在晶體單元的連接點之間不存在電容,因此,不需要為串聯(lián)諧振晶體單元指定負載電容.在并聯(lián)諧振振蕩器電路的情況下,存在電容.由于無法直接測量該電容,因此通常需要計算該值.負載電容值的計算通過以下公式完成:
其中CL1和CL2是負載電容器,CS是電路雜散電容,通常為3.0至5.0pF.
必須注意的是,負載電容值的變化將導(dǎo)致石英晶體振蕩器輸出頻率的變化.因此,如果需要精確的頻率控制,那么就需要負載電容的精確規(guī)格.為了說明,假設(shè)指定一個晶體單元以20.000MHz的頻率工作,負載電容為20.0pF.假設(shè)將晶體單元放置在一個電路中,該電路的值為30.0pF.晶體單元的頻率將低于指定值.相反,如果所討論的電路的值為10.0pF,則頻率將高于指定值.頻率和負載電容之間的關(guān)系如下所示.
驅(qū)動電平:”驅(qū)動電平”是晶體單元在工作時所消耗的功率.功率是所施加電流的函數(shù),通常以毫瓦或微瓦表示.晶振單位指定為具有一定的驅(qū)動電平最大值,該最大值隨頻率和工作模式而變化.最好向晶體單元供應(yīng)商咨詢特定晶體單元允許的最大驅(qū)動級別.超過給定晶體單元的最大驅(qū)動水平可能會導(dǎo)致運行不穩(wěn)定,老化率增加以及在某些情況下造成災(zāi)難性損壞.驅(qū)動水平可以通過以下公式計算:
其中,I是通過晶體單元的均方根電流,R是所討論的特定晶體單元的最大電阻值.等式(2)只是功率的”歐姆定律”.
可以通過暫時插入一個與晶振單元串聯(lián)的電阻器來完成對工作振蕩器電路中實際驅(qū)動電平的測量.電阻必須與晶體單元具有相同的歐姆值.然后可以讀取電阻兩端的壓降,并計算電流和功耗.然后必須卸下電阻器.如果空間允許,可以在晶體單元的輸出引線處使用電流探針作為測量驅(qū)動電平的替代方法.
最后就是設(shè)計規(guī)范及注意事項了;為了使有源晶振電路正常工作,應(yīng)遵循某些設(shè)計注意事項.在所有情況下,建議避免并聯(lián)走線,以減少電路雜散電容.所有走線應(yīng)保持盡可能短,并且組件應(yīng)隔離以防止耦合.應(yīng)使用接地層隔離信號.
負電阻是其中比較重要的一個參數(shù),為了獲得最佳性能,必須以增強”負電阻”(有時稱為”振蕩余量”)的方式設(shè)計振蕩器電路.通過臨時安裝變量來評估給定電路中的負電阻量.電阻與晶體單元串聯(lián).最初應(yīng)將電阻設(shè)置為最低設(shè)置,最好接近零歐姆,然后啟動振蕩器并在示波器上監(jiān)視輸出.然后調(diào)整可變電阻器,以便在連續(xù)監(jiān)視輸出的同時增加電阻.在某個電阻值下,振蕩將停止.此時,測量可變電阻器以確定振蕩停止的歐姆值.必須將此值添加到石英晶振單元的最大電阻(如供應(yīng)商所指定).總歐姆電阻被認為是”負電阻”或”振蕩余量”.為了使電路工作良好,可靠,建議負極電阻至少為晶振單元規(guī)定最大電阻值的五倍.
何為有源晶體,該產(chǎn)品的主要性能參數(shù)都有哪些呢?這些參數(shù)主要包含負載電容,驅(qū)動電平,頻率等等;這些參數(shù)都會對晶振產(chǎn)品的性能造成直接影響,那么我們應(yīng)該怎么樣正確理解有源晶體的這些參數(shù)呢?其次就是它的設(shè)計規(guī)范都有哪些,下面我們來仔細介紹一下.
負載電容:負載電容可以定義為”在晶振的連接點之間,存在于振蕩器電路中的,經(jīng)過測量或計算得出的電容值”.在串聯(lián)諧振電路的情況下,在晶體單元的連接點之間不存在電容,因此,不需要為串聯(lián)諧振晶體單元指定負載電容.在并聯(lián)諧振振蕩器電路的情況下,存在電容.由于無法直接測量該電容,因此通常需要計算該值.負載電容值的計算通過以下公式完成:
必須注意的是,負載電容值的變化將導(dǎo)致石英晶體振蕩器輸出頻率的變化.因此,如果需要精確的頻率控制,那么就需要負載電容的精確規(guī)格.為了說明,假設(shè)指定一個晶體單元以20.000MHz的頻率工作,負載電容為20.0pF.假設(shè)將晶體單元放置在一個電路中,該電路的值為30.0pF.晶體單元的頻率將低于指定值.相反,如果所討論的電路的值為10.0pF,則頻率將高于指定值.頻率和負載電容之間的關(guān)系如下所示.
可以通過暫時插入一個與晶振單元串聯(lián)的電阻器來完成對工作振蕩器電路中實際驅(qū)動電平的測量.電阻必須與晶體單元具有相同的歐姆值.然后可以讀取電阻兩端的壓降,并計算電流和功耗.然后必須卸下電阻器.如果空間允許,可以在晶體單元的輸出引線處使用電流探針作為測量驅(qū)動電平的替代方法.
最后就是設(shè)計規(guī)范及注意事項了;為了使有源晶振電路正常工作,應(yīng)遵循某些設(shè)計注意事項.在所有情況下,建議避免并聯(lián)走線,以減少電路雜散電容.所有走線應(yīng)保持盡可能短,并且組件應(yīng)隔離以防止耦合.應(yīng)使用接地層隔離信號.
負電阻是其中比較重要的一個參數(shù),為了獲得最佳性能,必須以增強”負電阻”(有時稱為”振蕩余量”)的方式設(shè)計振蕩器電路.通過臨時安裝變量來評估給定電路中的負電阻量.電阻與晶體單元串聯(lián).最初應(yīng)將電阻設(shè)置為最低設(shè)置,最好接近零歐姆,然后啟動振蕩器并在示波器上監(jiān)視輸出.然后調(diào)整可變電阻器,以便在連續(xù)監(jiān)視輸出的同時增加電阻.在某個電阻值下,振蕩將停止.此時,測量可變電阻器以確定振蕩停止的歐姆值.必須將此值添加到石英晶振單元的最大電阻(如供應(yīng)商所指定).總歐姆電阻被認為是”負電阻”或”振蕩余量”.為了使電路工作良好,可靠,建議負極電阻至少為晶振單元規(guī)定最大電阻值的五倍.
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