晶體諧振器也稱為無源晶振(crystal),在電路中需要借助外部電路起振,自身無法起振。晶體振蕩器也叫有源晶振(oscillator),因其自身結(jié)構(gòu)內(nèi)部有振蕩片,其自身能夠振蕩。
晶振符號
晶振是RTC電路的“心跳”發(fā)生器,選擇好的晶振,保障線路板的經(jīng)久耐用性。然而難免會碰到晶振停振的問題。晶振的作用就是各部分提供基準頻率,它是時鐘電路中最重要的部件。晶振就像個標尺,工作頻率不穩(wěn)定會造成相關(guān)設(shè)備工作頻率不穩(wěn)定,自然容易出現(xiàn)問題。在實際應(yīng)用中,遇到晶振停振,要結(jié)合實際情況和產(chǎn)品規(guī)格進行判斷。
弦振蕩電路就是一個沒有輸入信號(實際輸入信號為噪聲)的帶選頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋放大電路,如下圖所示?!癆”為RTC電路振蕩端內(nèi)部放大部分的傳遞函數(shù),采用反相器并聯(lián)電阻結(jié)構(gòu),作用為信號放大;“F”為外部反饋網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù),一般采用晶振并聯(lián)電容結(jié)構(gòu),起選頻作用。
振蕩起振條件為:
(1) A*F≥1(振幅振蕩條件)
(2)
(相位振蕩條件)
這樣,在接通電源后,振蕩電路就能自行建立振蕩,或者說能夠自激,最后趨于穩(wěn)定平衡。
影響起振的因素有電源供電電壓、晶振負載電容、晶振的ESR值,RTC電路的內(nèi)部的負阻抗。
以下列舉幾個常見晶振不起振的原因:
(1)負載電容或匹配電容與晶振不匹配或者電容質(zhì)量有問題。
(2)PCB板受潮,導(dǎo)致阻抗不匹配而不能起振。
(3)振蕩端口外圍布線過長或過粗,導(dǎo)致寄生電容過大。
(4)晶振兩腳之間有走線或晶振周圍有強干擾信號線經(jīng)過。
(5)供電電壓過低。
RTC電路晶振外圍注意事項:
(1) 在PCB布線時晶振電路的走線應(yīng)盡量短,晶振盡可能靠近IC,并注意走線不宜過粗。走線越粗,其線上的寄生電容越大,當電容過大時會影響振蕩的穩(wěn)定性。杜絕在晶振兩腳間走線,振蕩器電路旁邊要避免有高頻信號經(jīng)過。
不建議如下走線方式:
如下圖的布線方式較為推薦:
(2) 注意晶振兩端的電容大小,在使用我司RTC電路時,我司通常建議使用15pF以下的電容。若需要調(diào)節(jié)計時精度,可對電容容值進行微調(diào)。
(3)由于RTC電路通常需要考慮低功耗,以適應(yīng)電池供電的應(yīng)用,因此RTC電路內(nèi)部的負阻抗一般不會設(shè)計的太大。為了保證晶振可以穩(wěn)定起振,考慮到阻抗匹配,在使用我司RTC電路時,建議選用阻抗在40KΩ以下的晶振。
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