MCU晶體振蕩電路的設(shè)計(jì)

1、2015年年9月月15日日MCU晶體振蕩電路的設(shè)計(jì)晶體振蕩電路的設(shè)計(jì)MCU晶體振蕩電路的設(shè)計(jì)晶體振蕩電路的設(shè)計(jì)張明峰張明峰內(nèi)容簡述晶體原理晶體原理振蕩振蕩電路原理電路原理測量方式測量方式系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)晶體原理lC0:制造晶體時(shí)電極引入的并聯(lián)電容lLm:晶體振動時(shí)表現(xiàn)出的感抗lCm:晶體振動時(shí)表現(xiàn)出的容抗lRm:晶體振動時(shí)表現(xiàn)出的阻抗（損耗）考慮到考慮到Rm的值可以忽略不計(jì)，晶體的交流等效阻抗表達(dá)式為：的值可以忽略不計(jì)，晶體的交流等效阻抗表達(dá)式為：晶體振蕩區(qū)域FS：晶體固有串聯(lián)諧振頻率，：晶體固有串聯(lián)諧振頻率，Z=0FA：晶體串聯(lián)失諧頻率，：晶體串聯(lián)失諧頻率，Z趨于無窮大趨于無窮大晶體呈現(xiàn)感抗

2、需要外接并聯(lián)負(fù)載電容，使并聯(lián)諧振頻率為晶體手冊標(biāo)稱頻率FS和和FA之間陰影區(qū)為晶體之間陰影區(qū)為晶體并聯(lián)振蕩并聯(lián)振蕩工作區(qū)工作區(qū)對于給定晶體，不同的對于給定晶體，不同的CL決定了不同的振蕩頻率決定了不同的振蕩頻率晶體參數(shù)實(shí)例CLESRC0ESRC0CL典型的MCU振蕩電路構(gòu)成lMCU片內(nèi)置反相器，提供振蕩環(huán)路增益，并產(chǎn)生180度相移（有些MCU可以配置反相器的增益）lRF電阻為片內(nèi)反相器提供一個(gè)線性工作區(qū)（有些MCU把RF集成在片內(nèi)）lC1和C2為移相電容，每個(gè)分別產(chǎn)生90度移相，結(jié)合反相器的180度移相，環(huán)路總計(jì)正好是360度移相l(xiāng)若不考慮實(shí)際電路存在的分布寄生電容，C1和C2的串聯(lián)等效值，就

3、是晶體并聯(lián)諧振的CL值！lRx為驅(qū)動衰減電阻，避免晶體過激勵RF反饋偏置電阻的作用lRF使片內(nèi)反相器工作于圖中斜線所示的線性放大區(qū) OSC1和OCS2偏置于VDD/2l需參考具體MCU的數(shù)據(jù)手冊選擇合理的阻值例如：例如：負(fù)載電容CL的計(jì)算C1/C2串聯(lián)等效值電路寄生電容l一般電路設(shè)計(jì)，CS 約為5-7pFlC1和C2必須為高頻特性良好低ESR的陶瓷電容（C0G材質(zhì)），取值可以不同l所得的CL必須符合晶體廠家提供的器件參數(shù)規(guī)范晶體激勵功率DL和RX示波器有源電流探頭測示波器有源電流探頭測IQl實(shí)測振蕩電路電流RMS值l參考晶體參數(shù)手冊得到最大允許激勵功率 典型值50uW-100uW 最大值500uW1mWl調(diào)整調(diào)整RX值，確保值，確保DL不超過最大值不超過最大值晶體獲得的激勵功率：晶體獲得的激勵功率：晶體激勵功率測算（方法2）lCtot CL1反相放大器輸入端電容 CS電路寄生電容 Cprobe示波器探棒接入電容（5l32KHz500KHz ，確保，確保 SF 3振蕩負(fù)阻測算法：振蕩負(fù)阻測算法：附錄Colpitts 振蕩器l晶體并聯(lián)諧振電路l高頻特性較好