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皮尔斯晶振电路的参数计算

发布人:yingjian时间:2022-06-22来源:工程师

今天看一下皮尔斯晶振电路,就长下面这个样子。

图片

皮尔斯晶振电路

来看一下电路参数作用及如何计算,帮助更好地设计MCU的晶振电路。

: 晶振内部反馈电阻,它的作用是使反向器作为放大器工作,并接在Vin和Vout上,使放大器的Vout = Vin,从而强制它运行在线性区内。

不同的晶振,反馈电阻不一样,如下ST给出了对应的范围。

图片不同频率晶振反馈电阻的范围

这个参数我们可以不用管。

: 内部的反相器,作为放大器来用。

: 晶振/晶体。

: 杂散电容,晶振的两个脚与PCB线路的杂散电容,一般在2~7pF之间。

、: 匹配电容,我们需要计算的,公式如下:

: 晶振的负载电容,芯片的数据手册上一般会给出。

假设,,那:,则:。

: 外接电阻,这个电阻用来限制晶体的驱动功率,当晶体的功率耗散大于制造商的指定值,则要加,避免晶体被过驱动,当晶体上的功率耗散小于制造商的指定值,则不需要加,或者为0欧姆。

下面这个公式,反应了和的关系。

: 是晶体的最大驱动功率。

: 晶体的等效串联电阻。

和参数可以在晶振的规格书中找到。

是流过晶振电流的有效值(均方根),用表示,即:

流过晶振电流的峰峰值,用表示,等于有效值的倍,即:

我们再用示波器测量出晶振的驱动电流,这个值超过时,就需要加了。

图片用示波器测试晶振的驱动电流

当确定了需要加,如何计算呢?

图片和构成低通滤波器

如上图,和其实构成了一个低通滤波器,通带频率不能小于谐振频率,即可算出初始值。

π

算出后,还要再计算一下晶振的增益余量,增益余量用表示,增益裕量值为5是保证振荡器有效起振的最小值。

: 是晶振的跨导,在芯片的规格书中可以看到这个参数。

图片

: 是的临界值,有一个公式:

和都是已知的,可以算出增益余量,有的规格书会直接给出这个参数。

电路加了后,的公式里面需要加上,变为:

需要重新计算增益余量,看是否达到要求。

上面公式中的一些参数都可以在晶振的规格书中找到。

图片晶振规格书里面的一些参数


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关键词: 晶振电路

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