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話說(shuō)無(wú)源晶體與有源晶振 - 晶振濾波

 liukai007 2009-03-24

話說(shuō)無(wú)源晶體與有源晶振

無(wú)源晶體又叫諧振器,有源晶振又叫振蕩器,它們的區(qū)別、應(yīng)用范圍及用法又是怎樣的呢?從網(wǎng)上搜集了些資料,如下文:

區(qū)別:
無(wú)源晶體——無(wú)源晶體需要用DSP片內(nèi)的振蕩器,在datasheet上有建議的連接方法。無(wú)源晶體沒(méi)有電壓的問(wèn)題,信號(hào)電平是可變的,也就是說(shuō)是根據(jù)起振電路來(lái)決定的,同樣的晶體可以適用于多種電壓,可用于多種不同時(shí)鐘信號(hào)電壓要求的DSP,而且價(jià)格通常也較低,因此對(duì)于一般的應(yīng)用如果條件許可建議用晶體,這尤其適合于產(chǎn)品線豐富批量大的生產(chǎn)者。無(wú)源晶體相對(duì)于晶振而言其缺陷是信號(hào)質(zhì)量較差,通常需要精確匹配外圍電路(用于信號(hào)匹配的電容電感、電阻等),更換不同頻率的晶體時(shí)周邊配置電路需要做相應(yīng)的調(diào)整。使用時(shí)建議采用精度較高的石英晶體,盡可能不要采用精度低的陶瓷晶體。
有源晶振——有源晶振不需要DSP的內(nèi)部振蕩器,信號(hào)質(zhì)量好,比較穩(wěn)定,而且連接方式相對(duì)簡(jiǎn)單(主要是做好電源濾波,通常使用一個(gè)電容和電感構(gòu)成的PI型濾波網(wǎng)絡(luò),輸出端用一個(gè)小阻值的電阻過(guò)濾信號(hào)即可),不需要復(fù)雜的配置電路。相對(duì)于無(wú)源晶體,有源晶振的缺陷是其信號(hào)電平是固定的,需要選擇好合適輸出電平,靈活性較差,價(jià)格相對(duì)較高。對(duì)于時(shí)序要求敏感的應(yīng)用,還是有源的晶振好,因?yàn)榭梢赃x用比較精密的晶振,甚至是高檔的溫度補(bǔ)償晶振。有些DSP內(nèi)部沒(méi)有起振電路,只能使用有源的晶振,如TI的6000系列等。有源晶振相比于無(wú)源晶體通常體積較大,但現(xiàn)在許多有源晶振是表貼的,體積和晶體相當(dāng),有的甚至比許多晶體還要小。

注意事項(xiàng)
  • 需要倍頻的DSP需要配置好PLL周邊配置電路,主要是隔離和濾波;
    20MHz以下的晶體晶振基本上都是基頻的器件,穩(wěn)定度好,20MHz以上的大多是諧波的(如3次諧波、5次諧波等等),穩(wěn)定度差,因此建議使用低頻的器件,畢竟倍頻用的PLL電路需要的周邊配置主要是電容、電阻、電感,其穩(wěn)定度和價(jià)格方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于晶體晶振器件;
  • 時(shí)鐘信號(hào)走線長(zhǎng)度盡可能短,線寬盡可能大,與其它印制線間距盡可能大,緊靠器件布局布線,必要時(shí)可以走內(nèi)層,以及用地線包圍;
  • 通過(guò)背板從外部引入時(shí)鐘信號(hào)時(shí)有特殊的設(shè)計(jì)要求,需要詳細(xì)參考相關(guān)的資料

此外還要做一些說(shuō)明:
總體來(lái)說(shuō)晶振的穩(wěn)定度等方面好于晶體,尤其是精密測(cè)量等領(lǐng)域,絕大多數(shù)用的都是高檔的晶振,這樣就可以把各種補(bǔ)償技術(shù)集成在一起,減少了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。試想,如果采用晶體,然后自己設(shè)計(jì)波形整形、抗干擾、溫度補(bǔ)償,那樣的話設(shè)計(jì)的復(fù)雜性將是什么樣的呢?設(shè)計(jì)射頻電路等對(duì)時(shí)鐘要求高的場(chǎng)合,就是采用高精度溫補(bǔ)晶振的,工業(yè)級(jí)的當(dāng)然價(jià)格要高。
特殊領(lǐng)域的應(yīng)用如果找不到合適的晶振,也就是說(shuō)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性超出了市場(chǎng)上成品晶振水平,就必須自己設(shè)計(jì)了,這種情況下就要選用晶體了,不過(guò)這些晶體肯定不是市場(chǎng)上的普通晶體,而是特殊的高端晶體,甚至用紅寶石晶體等等。

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