如何正確理解有源晶體的負載驅動電平等參數及設計規范
來源：http://www.sdyoujian.cn 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動電平等參數及設計規范
何為有源晶體,該產品的主要性能參數都有哪些呢?這些參數主要包含負載電容,驅動電平,頻率等等;這些參數都會對晶振產品的性能造成直接影響,那么我們應該怎么樣正確理解有源晶體的這些參數呢?其次就是它的設計規范都有哪些,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,經過測量或計算得出的電容值”.在串聯諧振電路的情況下,在晶體單元的連接點之間不存在電容,因此,不需要為串聯諧振晶體單元指定負載電容.在并聯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格.為了說明,假設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系如下所示.
驅動電平:”驅動電平”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,通常以毫瓦或微瓦表示.晶振單位指定為具有一定的驅動電平最大值,該最大值隨頻率和工作模式而變化.最好向晶體單元供應商咨詢特定晶體單元允許的最大驅動級別.超過給定晶體單元的最大驅動水平可能會導致運行不穩定,老化率增加以及在某些情況下造成災難性損壞.驅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的電阻器來完成對工作振蕩器電路中實際驅動電平的測量.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動電平的替代方法.
最后就是設計規范及注意事項了;為了使有源晶振電路正常工作,應遵循某些設計注意事項.在所有情況下,建議避免并聯走線,以減少電路雜散電容.所有走線應保持盡可能短,并且組件應隔離以防止耦合.應使用接地層隔離信號.
負電阻是其中比較重要的一個參數,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.最初應將電阻設置為最低設置,最好接近零歐姆,然后啟動振蕩器并在示波器上監視輸出.然后調整可變電阻器,以便在連續監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定最大電阻值的五倍.
何為有源晶體,該產品的主要性能參數都有哪些呢?這些參數主要包含負載電容,驅動電平,頻率等等;這些參數都會對晶振產品的性能造成直接影響,那么我們應該怎么樣正確理解有源晶體的這些參數呢?其次就是它的設計規范都有哪些,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,經過測量或計算得出的電容值”.在串聯諧振電路的情況下,在晶體單元的連接點之間不存在電容,因此,不需要為串聯諧振晶體單元指定負載電容.在并聯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格.為了說明,假設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系如下所示.
可以通過暫時插入一個與晶振單元串聯的電阻器來完成對工作振蕩器電路中實際驅動電平的測量.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動電平的替代方法.
最后就是設計規范及注意事項了;為了使有源晶振電路正常工作,應遵循某些設計注意事項.在所有情況下,建議避免并聯走線,以減少電路雜散電容.所有走線應保持盡可能短,并且組件應隔離以防止耦合.應使用接地層隔離信號.
負電阻是其中比較重要的一個參數,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.最初應將電阻設置為最低設置,最好接近零歐姆,然后啟動振蕩器并在示波器上監視輸出.然后調整可變電阻器,以便在連續監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定最大電阻值的五倍.
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