红蓝电竞晶体振荡器的运转以及设想应战

来源:未知 编辑:admin 时间:2021-10-21 02:36

   

  红蓝电竞官网来供给体系按时,开初仿佛简朴,但将石英晶体与振荡器 IC 婚配时设想者必需思索很多参数以及设想请求。

  有很多需求思索是身分,详细包罗晶体活动阻抗、谐振形式、鼓励功率以及振荡器负电阻。在电路规划方面,设想者需求思索 PC 板的寄生电容,在晶体四周参加庇护带以及片上集成电容。终极设想需求松散牢靠,元件数目起码,拥有较低的均方根 (rms) 颤动,并在较宽的输入电压范畴内功耗最小。

  简朴封装的晶体振荡器 (SPXO) 是一种处理计划。这些持续电压振荡器针对低功耗以及低 RMS 颤动停止了优化并可在 1.60 V 以及 3.60 V 之间的任何电压下运转,这让设想者可以完成只要少少设想便可集成到体系中的处理计划。

  本文将扼要会商一些在利用分立式石英晶体以及按时 IC 顺遂设想按时电路时,必需满意的主要机能请求以及必需克制的设想应战。而后引见 Abracon 的 SPXO 处理计划,阐明设想职员怎样操纵这些器件来实在有用地满意电子体系的按时需要。

  功耗是小型电池供电型无线装备的一个主要思索身分。很多相似装备基于功耗极低的片上体系 (SoC) 无线电以及处置器,能够撑持持续数年的电池寿命。别的,因为电池多是体系中最高贵的部件,因而只管削减电池的尺寸对掌握装备本钱十分主要。也就是说,待电机流常常是小型无线体系中最主要的电池寿命思索身分,而待电机流常常由时钟振荡器主导。因而,相当主要好的一点就是只管削减振荡器的电流耗损。

  遗憾的是,设想低功耗振荡器多是一个应战。节流能源的一个办法是经由过程进入“禁用”形态并在需求时启动振荡器来只管削减待电机流。但是,请求晶体振荡器倏地、牢靠地启动并不是易事。设想者需求包管振荡器在待机时处于低电流形态,在一切事情以及情况前提下拥有牢靠的启动特征。

  Pierce 振荡器的设置常见于低功耗无线)。Pierce 振荡器基于晶体 (X) 以及负载电容(C1 以及 C2)构建,由一个利用外部反应电阻的反相放大器包抄。在适宜的前提下,当放大器的输出被反应到输入端时,会发生负电阻并发作振荡。

  闭环增益余量 Gm 能够作为一个品格因数 (FOM) 来形貌振荡器相对各类消耗的牢靠性。闭环增益余量也被称为振荡裕度 (OA)。OA 低于 5 时会招致消费吞吐量低以及与温度相干的启动成绩。OA 值即是或高于 20 的设想妥当耐用,在设想事情温度范畴内运转牢靠,而且差别消费批次对晶体以及 SoC 机能特性的影响极小。

  为了丈量振荡器的 OA,可在电路中增加可变电阻 Ra(图 2)。增长 Ra 值,直到振荡器没法启动。这就是用来肯定 OA 值的办法,以下所示:

  图 2:显现了扩大晶体模子(中心方框)以及用于丈量振荡裕度的可调电阻器 (Ra)。(图片滥觞:Abracon)

  OA 取决于 ESR (Re),而 ESR 则取决于石英晶体参数 Rm 以及负载电容 CL。关于低功耗振荡器,如低功耗无线装备中利用的振荡器,Rm 以及 CL 对 OA 的影响会增大。丈量 OA 比力耗时,能够会耽误开辟历程。因而,该项事情能够被无视,从而招致体系或装备投入消费时呈现机能成绩。

  别的,经由过程配置高 OA 来确保振荡器牢靠运转,会招致其余成绩。比方,OA 越高振荡器电路机能越高,但能够会疏忽因为晶体酿成的功率丧失。这类消耗多是一个主要身分。再来看图 2,晶体活动电阻 Rm 在电流周期性流经电阻时形成功率耗散。当 CL 较大时,会增长电流以及消耗。因而,设想者需求在晶体的功率消耗以及公道的 OA 值之间获患上均衡。

  周时期 颤动:也叫相位颤动,是指多少个被丈量的振荡周期之间的最大工夫差,凡是最少丈量 10 个周期。

  石英晶体振荡器的次要颤动源包罗电源噪声、旌旗灯号频次的整数次谐波、不妥的负载以及端接前提、放大器噪声以及某些电路设置。按照差别的滥觞,可接纳差别的办法只管削减颤动。

  主要的是,ASADV、ASDVD 以及 ASEDV 系列针对低电流运转停止了优化(图 4)。输出启用/禁勤奋能在禁历时电流低落至只要 10 μA。这些器件的最大启开工夫为 10 ms。

  图 4:ASEDV 的电流耗损与电源电压的干系,这是该 SPXO 家属器件的典范机能(在 25℃±3℃ 下丈量)。(图片滥觞:Abracon)

  这些器件能够驱动多个负载,拥有优良的电磁滋扰 (EMI) 机能以及低颤动机能。这些器件的均方根相位颤动

  SPXO 在全部事情温度范畴内也拥有优良的频次不变性(图 5)。在很多使用中,这些振荡器能够作为即插即用型处理计划,不需求任何设想事情。有了这些振荡器,无需挑选偏置特定性振荡器,并消弭了与偏置有关的频次变革。

  图 5:这些 SPXO 在全部事情温度范畴内拥有优良的频次不变性。该图是 ASEDV 系列的典范图。(图片滥觞:Abracon)

  最初,当打击以及振动不是枢纽思索身分时,ASADV、ASDVD 以及 ASEDV 持续电压外表贴装晶体振荡器可用于微电机体系 (MEMS) 振荡器的低本钱替换品。

  设想者需求准确以及牢靠的振荡器,以便在普遍的使用以及事情温度范畴内供给不变的按时。分立式晶体掌握振荡器能够满意所需的机能特性,但在手艺上很难做到有用天时用晶体停止设想,并耗时并形成没必要要的本钱。别的,在形状尺寸方面也不是最优挑选。

  如图所示,设想者能够利用低功耗集成 SPXO。这类 SPXO 构成了即用型计时处理计划,在很宽的事情温度范畴内完成了优秀的的频次不变性。利用 SPXO,设想者能够削减元件数目,减少处理计划尺寸,低落装配本钱并进步牢靠性。

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