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晶振自身体会

有关晶振的说明比较多,EPSON的官网说明的比较全EPSON,对此不作具体说明,文后会提供参考文档

本文仅根据资料说明自身体会,用于后续指导由于大部分资料,模型、公式等都比较全,不一一概述

等效ESR

根据晶振模型,可知标称频率为振荡电感振荡电容的谐振频率,而由于并联电容的等效阻抗很高,故可以等效为晶振在振荡谐振时的阻抗为振荡电阻的大小(ESR)。

振荡原理

不论串联振荡还是并联振荡,晶振都需要处于电感区,才可以与外部电容形成LC振荡,并提供180°的相移,同时加上反相器的180°,总计360°。 可参考振荡电路设计原理与设计

反相器反馈电阻

反相器的反馈增益用于将反相器锁定在线性区工作,起到反相放大的作用,其大小跟晶振振荡频率有关。CMOS反相器的小信号模型可以参见CMOS反相器电压传输特性的分析和仿真。假如PMOS和NMOS是对称则等效小信号其实就相当于单个PMOS管的小信号模型,在GD或者输入、输出之间串联反馈电阻RF。最终得到截至频率与RF成反比,即振荡频率越高RF越小。

5倍来源

根据Eric Vittoz理论:晶体动态的等效RLC电路的阻抗由放大器和两个外接电容的阻抗作补偿。由此理论,反向器的跨导(gm)的值必须满足gm> gmcrit,这是振荡器能够正常运行的必要条件。通常认为,增益裕量值为5是保证振荡器有效起振的最小值。具体参考Eric Vittoz的论文和讲稿:CRYSTAL (and MEMS) OSCILLATORS

晶振功率估算

晶振功率可以根据负载电容上的电压峰峰值粗略估算出来。

晶振的ESR测量

晶振规格书没有说明ESR大小,只有最大值。一般使用网络分析仪可以得到晶振的各类参数。该ESR可作为WCA(Worst Case Analyse)分析评估驱动功率和负阻。

参考文献