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EMI时钟源中有源晶振与无源晶振的原理结构及用法【华体会】2021-02-13 02:38

有源晶振与无源晶振的较为无源晶振:就是一个晶体,本身无法波动,依赖因应其他IC内部振荡电路工作。有源晶振:晶体+振荡电路,PCB在一起。给他可供上电源,就有波形输入。A.无源晶体:无源晶体必须用MCU片内的振荡器,一般在其应用于的DS下有建议的相连参数及用于方法。无源晶体没电压的问题,信号电平是星型的,也就是说是根据起振电路来要求的,某种程度的晶体可以限于于多种电压,可用作多种不同时钟信号电压拒绝的MCU,而且价格一般来说也较低,因此对于一般的应用于如果条件许可建议用;适合于产品线非常丰富批量大的应用于。

EMI时钟源中有源晶振与无源晶振的原理结构及用法

无源晶体相对于有源晶振而言其缺失是信号质量较好,一般来说必须准确给定外围电路(用作信号给定的电容、电阻等),替换有所不同频率的晶体时周边配备电路必须做到适当的调整。建议使用精度较高的石英晶体,尽量不要使用精度较低的陶瓷晶振(除非对时钟的精度拒绝不高的场合)。留意:晶振阻抗电容给定必要关系到调频的准确度。如果阻抗电容过于精确,那么用于的晶体准确度就不会劣,关于阻抗电容的计算方法即从晶体两端看进来电容的总和;如上图:计算公式,晶振的阻抗电容相等:[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C,式中Cd、Cg为分别接上晶振的两个脚上和对地的电容,Cic(集成电路内部电容)+△C(PCB上电容)一般为3至5pF。B.有源晶振:有源晶振不必须MCU的内部振荡器,信号质量好,比较稳定,而且相连方式比较非常简单(主要是作好电源滤波,一般来说用于一个电容和电感(或磁珠)包含的PI型滤波网络,输入端用一个小阻值的电阻接成RC才可),不必须简单的配备电路。有源晶振一般来说的用法:一脚悬空,二脚短路,三脚相接输入,四脚相接电压。相对于无源晶体,有源晶振的缺点是其信号电平是相同的,必须自由选择好适合输入电平,灵活性较好,而且价格低!对于时序拒绝脆弱的应用于,我指出还是有源的晶振好,因为可以搭配较为仪器的晶振,甚至是高档的温度补偿晶振。有些主控IC及系统内部没起振电路,不能用于有源的晶振;有源晶振比起于无源晶体一般来说体积较小,但现在许多有源晶振是表贴的,体积和晶体非常,有的甚至比许多晶体还要小。有源晶体EMI几点注意事项:1.必须倍频的主控IC应用于系统必须配备好PLL周边配备电路,设计好隔绝和滤波如果能有效地用于SSC技术对EMI有很好的效果;2.20MHz以下的晶体晶振基本上都是基频的器件,稳定度好,20MHz以上的大多是谐平台波的(如3次谐波、5次谐波等等),稳定度劣,因此强烈建议用于低频的器件,却是倍频用的PLL电路必须的周边配备主要是电容、电阻、电感,其稳定度和价格方面相比之下低于晶体晶振器件;3.时钟信号回头线长度尽量较短,线宽尽量大,与其它印制线间距尽量大,紧邻器件布局布线,适当时可以回头内层,以及用地线围困(屏蔽的思路);总体来说有源晶振的稳定度等方面好于无源晶体,特别是在是精密测量等领域,绝大多数用的都是高档的晶振,这样就可以把各种补偿技术构建在一起,增加了设计的复杂性。比如我在TV产品(信息类设备及产品)这里有设计无线射频电路等对时钟拒绝低的场合。C.有源晶振与无源晶振的区别无源晶振为crystal(晶体)无源晶振是有2个插槽的无极性元件,必须借助时钟电路才能产生波动信号,自身无法波动一起;有源晶振则叫作oscillator(振荡器)。有源晶振有4只插槽,是一个原始的振荡器,其中除了石英晶体外,还有晶体管和阻容元件,因此体积较小。有个点标记的为1脚,按逆时针(管脚向上)分别为2、3、4。有源晶振一般来说的用法:一脚悬空,二脚短路,三脚相接输入,四脚相接电压。方形有源晶振插槽产于:1、正方的,用于DIP-8PCB,安打的是1脚。1-NC;4-GND;5-Output;8-VCC2、长方的,用于DIP-14PCB,安打的是1脚。1-NC;7-GND;8-Output;14-VCCBTW:1、电源有两种,一种是TTL,不能用5V,一种是HC的,可以3.3V/5V2、边沿有一个是尖角,三个圆角,尖角的是一脚,和安打完全一致。VccoutNC(点)GNDD.有源晶振内部结构可以看见有源晶振=普通晶振+逻辑电路E.晶振的输入波形及鼓舞幅度无源晶振输入正弦波;有源晶振输入正弦波或方波。如果有源晶振把整形电路做到在有源晶振里面了的话,输入就是方波,但很多时候在示波器上看见的还是波形不好的正弦波,这是由于示波器的比特率过于,留意:有源晶振20MHz,如果用40MHz或60MHz的示波器测量,表明的是正弦波,这是由于方波的傅里叶分解成为基频和奇次谐波的变换,比特率过于的话,就只只剩基频20MHz和60MHz的谐波,所以表明正弦波。极致的重现方波必须最少10倍的比特率,5倍的比特率不能却是只得,所以必须最少100M的示波器。晶体谐振器的波动裕量(晶体能量)对产品可靠性设计及EMI都有十分最重要的影响!!波动裕量是指波动暂停的裕量,这是振荡电路中最重要的术语。该裕量是以晶体谐振器电阻为基础的比值,指出振荡电路缩放能力的大小。理论上来说,在裕量大于或等于1时,振荡电路可以运营。但是,在波动裕量相似1时,由于波动启动时间过长等原因,模块运营可能会告终。可以通过减少波动裕量来解决问题此类问题。可以用于如下方法计算出来波动裕量:波动裕量[倍]=|-R|/R1spec|-R|:负阻R1spec:规范中规定的晶体谐振器等效串联电阻最大值。请求参照晶体谐振器目录或数据表中的R1spec值。可以测量实际振荡电路的负阻。最差使波动裕量大于或等于5倍。测量方法1.测量拒绝PCB板器件如下图晶体谐振器(具备等效电路常数数据)电阻(SMD)测量仪器(示波器、频率计数器或是其它可以仔细观察波动的仪器)2.将电阻串联到晶体谐振器上,并检查振荡电路否工作。3.如果2)证实有波动,就减小电阻。如果没波动,就增大电阻。4.找到仅次于电阻(=Rs_max),即波动暂停前的电阻。5.用Rs_max测量波动频率。6.通过以下公式计算出来有效地电阻RL7.通过以下公式计算出来负阻|-R|:非常简单方法来确认波动裕量的设计1.我们用非常简单方法来查阅一下波动裕量否多达5倍。打算一个晶体谐振器等效串联电阻额定电阻5倍的电阻器。将准备好的电阻器串联到晶体谐振器上;检查振荡电路否长时间工作。2.辨别振荡电路否长时间工作,也就是波动暂停裕量小于相等5倍。如果振荡电路不工作,波动暂停裕量有可能大于5倍。在波动暂停裕量大于5倍时,最差增大阻尼电阻或是外部负载电阻。在实际用于中,从理论上来说,如果波动裕量大于或等于1倍,不应通过振荡电路否工作来考虑到波动裕量的变化。

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如下图方法:等效电路电阻渐渐减少到5倍,比如图中右图510欧姆!如果波动裕量较低,很可能会经常出现波动故障。因此,最差检查一下波动裕量,并考虑到电路条件,以保持足够的波动裕量。留意细节:1.影响波动裕量的不仅是晶体谐振器特性,还有构成振荡电路的元件(MCU、电容器和电阻器);因此在用于MCU构成功能模块时,最差检查一下波动设计裕量。2.最差对串联的电阻参数展开评估。3.最差检查模块的功能;振荡电路的频移很可能会导致模块无法准确工作。4.在测量中应该用于准确的夹具和插座,否则它们的杂散会对波动裕量产生影响。F.晶振电路的典型EMI参照设计我们以典型的有源晶振的设计平台电路为事例引荐其设计应用于电路:R(R1)为腾出给定设计;可根据实验测试情况展开调整或替换磁珠展开处置!C(C1)必须根据实际情况展开减少或参数调整!如上图,为有源晶振EMC标准设计电路,如果对EMC拒绝不低,可以去除L1,及C1。只保有电源输出端的去耦电容,所取0.1uF才可,输入末端保有输出电阻,大约10R到27R。参照解释:1.电源末端磁珠L1与电容C2,C3包含LC滤波电路。2.关于输入末端串联的电阻的起到:串电阻是为了增大反射波,防止反射波变换引发过冲。有时,有所不同应用于拒绝的板子特性不一样,拔个电阻方位便于调整板子状态到最佳。如无适当串电阻,就用0欧电阻相连!明确起到如下:1.可以增加谐波,有源晶体输入的是方波,这将引发谐波阻碍,特别是在是电阻相当严重不给定的情况下,再加电阻后,该电阻将与输出电容包含RC分数光滑电路,将方波切换为近似于正弦波,虽然信号的完整性受到一定影响,但由于该信号还要经过后级缩放、整形后才作为时钟信号,因此,性能并不不受影响,该电阻的大小必须根据输出端的电阻、输出等效电容,有源晶体的输出阻抗等因素自由选择。2.可以展开阻抗匹配,增大脉冲阻碍及造成的信号过冲。我们告诉,只要电阻不给定,都会产生信号光线,即脉冲,有源晶体的输出阻抗一般来说都很低,一般在几百欧以下,而信号源的输出端在芯片内部结构上一般来说是运放的输出末端,由芯片的内部电路与外部的无源石英晶体包含谐振电路(用于有源晶体后就不必须这个晶体了),这个运放的输出阻抗都在兆欧以上。一般这个输出电阻可以串27欧姆左右!可供大家应用于参照!!更加多技术设计应用于及技术交流;请求注目公众号《电子产品&设备:EMI的分析与设计技巧》更加多应用于细节&EMC科学知识参考文献设计:任何的EMC问题及疑难杂症;再行分析再行设计才是高性价比的设计!实际应用于中电子产品的EMC涉及面较为甚广;我的系统理论及课程再对电子设计师遇上的实际问题展开空战分析!再行分析再行设计;构建性价比线性规划原则!