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- 发布日期：2024-08-29 08:14 点击次数：154
每年制造数十亿种晶体，几乎用于所有电子设备。网络、数字钟、甚至微波的数字和模拟子系统需要稳定的振荡器来实现准确的定时，并在数字电路内移动数据。除了XTAL振荡器电路布局外，还应选择适当的晶振以提供稳定的定时。可以上中国电子元器件采购网查看更多关于晶振的知识。
市场上可以找到的XTAL的制造频率范围是“10 KHz ~ 100 MHz”。这些组件具有不同的固有抖动和温度灵敏度，因此为系统选择合适的振荡器对确保数字和模拟电路的准确定时至关重要。如果频率增加到GHz范围，则需要更改策略，并为系统选择非常稳定的参考振荡器。这是考虑需要知道的XTAL振荡器电路设计和组件选择以及更稳定的高频振荡器的时候了。
XTAL振荡器电路布局技术
放置XTAL振荡器电路的目的是确保时钟信号与其他组件正确隔离，并将输出的漂移和抖动/相位噪音降至最低。其中一部分与振荡器的化学成分(陶瓷和石英)有关，一部分与布局有关(PDN耦合不足可能是抖动的主要原因之一)。下面的列表列出了部署XTAL振荡器电路的一些基本技术。
1.将振荡器从其他高频/高速信号移开。这是为了减少XTAL振荡器电路(特别是输出针)和其他PCB电路之间的电容混乱。
2.必要时，使用铜粉将手表从其他电路中分离出来。不要把铜倒进手表下面的表面。相反，只需要使用内部接地层。
3.尝试防止其他信号的返回电流传播到时钟输出以下。
4.将电容器放置在时钟组件输出针脚附近的输出上。所有电容器必须稳定，磁共振频率必须足够高(理想情况下，必须超过时钟信号的3到5次谐波)。
系统时钟与嵌入式和同步时钟的比较
将XTAL振荡器电路用作一系列点对点功能块的系统时钟时，时钟信号必须以相同的方式到达每个组件时间，因此路由时钟线会有困难。目标是确保数据信号在接收器上处于正确的时间锁定装置中。要正确执行此操作，必须考虑组件的传播延迟。随着点对点链中组件数量的增加，变得非常困难。
在这种点对点拓扑中使用系统时钟需要非常准确的计时。传统的EDA工具可能很难做到这一点。链中每个组件的传播延迟导致计时问题。这种困难是很多组件使用内置时钟的原因，其中时钟信号内置在数据流的前几名。另一个方案是源同步时钟。其中时钟信号与数据流并行路由。随着主板尺寸的增加，AVX(艾维克斯)进口钽电容IC无源器件 正确路由单个系统时钟变得更加困难，因此计算机主板和外围设备同时使用这两种时钟体系。组件(例如，PCIe子系统)之间路由的信号必须使用与并行数据总线相同的长度和定时匹配技术路由。幸运的是，PCBEDA程序提供了设计规则功能，使这种类型的电缆连接变得更加容易。
XTAL振荡器EMI
许多系统已知的XTAL振荡器电路是有问题的EMI源。在EMC测试期间，可能会出现放射线的近场EMI或远场EMI，下游功能块的噪音或抖动。根据高频XTAL振荡器电路的接地策略，可能会不小心在时钟下制作宽带天线。
注意不要把大的接地铜倒在手表下面。电流在该铜注入物和最近的参考平面之间结合电容器，在特定共振处像强大的贴片天线一样发射(正确布线的好例子见上图)。
降低时钟EMI的一个选项是使用与扩频时钟一起运行的组件。该技术将电力分散到较大的频率范围，但会减少高速信号的最大能量，从而降低检测宽带噪音的强度。扩频时钟包括频率调制时钟输出，然后在频率和相位处于特定值时触发下游电路(见下文)。这通常会消除对EMI过滤器、铁氧体珠、线圈和超流的需求。
扩频时钟可以实现功率谱和EMI的减少。
温度补偿
电路板需要在一定温度范围内以高精度时间序列工作时，需要考虑温度补偿的XTAL振荡器电路(TCXO)。这些组件在RF系统和高速数字系统中很常见。这些组件在温度校正反馈回路中使用可变二极管。随着温度的变化，晶体的共振频率也会随之变化。使用变容二极管，可以按期望再次补偿谐振频率。这些组件也可以作为具有广阔输出范围的压力控制装置。此电路的示例如下：
XTAL振荡器温度补偿电路
使用电压控制的TCXO在需要校准温度变化时提供额外的拉杆。然后，可以将输出提供给VCO进行乘法运算，直到达到更高的频率。这些组件的工作频率约为100MHz，允许低到ppm水平的控制/补偿。