晶體選擇與權衡案例分析
　　如何選擇一顆合適的晶體?相信這是許多工程和采購都在考慮的問題,尤其是在設計新產品時,許多會選擇咨詢供應商,這確實也是一個好辦法,但是對工程來說,自己來了解這些專業(yè)知識,會對研發(fā)有更大的作用.進口或國產的石英晶體有很多種,品牌多到眼花繚亂,康華爾電子整理了部分相關的知識精講,以及幾個案例,為大家仔細的講解講解.
選擇晶體時需要進行以下權衡:
　　●可拉性-衡量振蕩器對頻率變化的脆弱性
　　●能量消耗
　　●啟動時間-上電后達到穩(wěn)定振蕩所需的時間
　　●包裝尺寸
　　●成本
權衡:可拉性與功耗
　　具有低可拉性的石英晶體諧振器需要更大的負載電容.每個振蕩周期都必須消耗電容器能量,因此,較大的負載電容器意味著較高的功率損耗.許多微控制器數據手冊都建議為負載電容器提供最大值,以減少驅動電路中的功耗.所以你需要權衡;堅固性或功耗.
　　需要澄清的是,這種折衷取決于所選晶體的CL要求.而不是CL1和CL2值.如果需要降低功耗或提高可拉性,請選擇需要不同CL的新晶體.
權衡:啟動時間與封裝尺寸
　　較小的晶體封裝具有較大的ESR.較大的ESR提供較大的臨界增益(gm_crit),從而降低了增益裕度.增益裕度降低意味著晶體需要更長的啟動時間.
交易?成本
　　有些晶體比其他晶體便宜.我要說的是,價格更高的晶振意味著更好的質量.但這有時是真的.就電容器而言,在皮法拉范圍內,C0G幾乎可用.它們的公差為+/-5％,適用于振蕩器電路.
例1:為STM32設計8MHz晶體振蕩器
　　讓我們?yōu)镾TM32F427設計一個8MHz的晶體振蕩器電路.

步驟1:選擇水晶
　　我們對晶體有什么容忍度?
STM32F427數據表規(guī)定了以下內容:
　　1. 對于4-26MHz晶體,Gm_crit_max=1mA/V
　　2. 頻率公差必須為+/-500ppm或更高
　　3. 建議將CL1和CL2分別設置在5pF至25pF之間
　　4. 讓我們從TXC中選擇7A-8.000MAAJ-T.盡管STM32的引腳間距為0.5mm,但SMD晶振的小尺寸允許我們將其放置在靠近STM32的位置.
該晶體具有以下特性:
　　CL=18pF
　　ESR=60Ω
　　頻率穩(wěn)定性=50ppm
　　頻率容差=30ppm
　　C0=7pFmax
　　驅動電平=500uWmax
步驟2:檢查微控制器是否可以驅動晶體
　　首先,計算gm_crit:
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　　因此,gm_crit低于Gm_critmax.振蕩器電路將可靠地啟動.
步驟3:晶體可以處理功率損耗嗎?
　　接下來,大致估算電路的驅動電平:
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　　計算得出的驅動電平低于晶體的最大允許驅動電平500uW.
步驟4:選擇負載電容器CL1和CL2
　　假設C雜散=5pF(STM32的應用筆記AN2867建議將此作為初始估計值),則:
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　　STM32建議將CL1和CL2保持在25pF以下.供應商僅庫存24pF和27pF電容器;不存在26pF電容器.選擇24pF或27pF電容器都可以.
例2:為ATMEGA328選擇16MHZ石英晶體振蕩器
　　該芯片似乎很受歡迎.讓我們在其上放一個16MHz的晶體-就像Arduino一樣.

步驟1:選擇水晶
　　我們對晶體振蕩器的容忍度是多少?
ATMega328數據表規(guī)定了以下內容:
　　1.為了適合安全工作,16MHz的最小電壓為3.78V,如圖3所示.要驅動16MHz時鐘,我們必須在3.78V或更高電壓下運行,為此設計,我們在5V下工作.
　　2.建議的CL1和CL2分別在12pF至22pF之間

　　從TXC晶振中選擇9B-16.000MAAE-B.
該晶體具有以下特性:
　　CL=12pF
　　ESR=30Ohm
　　頻率穩(wěn)定性=30ppm
　　頻率容差=30ppm
　　C0=7pFmax
　　驅動電平=500uWmax
步驟2:檢查微控制器是否可以驅動晶體
　　ATMega328的數據表中沒有跨導規(guī)范.
　　一旦安裝了PCB,您將必須讓嵌入式開發(fā)人員設置正確的保險絲以啟用有源晶振-這在Atmel工作室中很容易做到.
步驟3:晶體可以處理功率損耗嗎?
　　接下來,大致估算電路的驅動電平:
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　　驅動器級別估計過高.但是,一旦選擇了CL1并表明設計的功耗是可以忍受的,我們就可以改善這一估計.
步驟4:選擇負載電容器CL1和CL2
　　假設C雜散=5pF,則:
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　　AVX出售適用于該電路的一系列14pFC0G陶瓷電容器.
　　額外步驟:改善DL估算
　　從AN2867開始,
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　　這使Ctot=16.5pF,DLESTIMATE=258uW.
　　我通常不使用此方程式的原因是,它要求在檢查驅動器級別之前已知CL1.如果來自初始估算的驅動電平很小,通?？梢允褂蒙厦娴墓絹肀砻髂?a href="http://www.ylajtgs.cn/lmportCrystal/" target="_blank" title="進口晶振">進口晶振選擇是合適的.
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