【经验】解析有源晶振电路设计的七个关键考虑因素

时间： 2022-10-25 来源：晶科鑫官网

技术问答

选型帮助

研发客服

商务客服

如何才能设计一个高效的有源晶振电路图，首先要了解什么是有源晶振电路？这个是属于有源晶振的基础知识。有源晶振电路由一个放大器和一个反馈网络组成。反馈网络从放大器获得特定的输出，并将其送回放大器的输入。它在画出来的时候看起来相当简单（如下图所示，Amplifier：放大器，Feedback Network：反馈网络）。

图 1

但越往深处走，就越复杂。晶体振荡器电路要有效运行，必须满足2个关键条件：

●环路功率增益必须等于齐音

●环路相移必须相当于0、2Pi、4Pi等弧度。

引导回放大器输入的功率必须足以供应放大器输入、振荡器产量，并克服电路损耗。振荡器的精确频率是由振荡器电路内的环路相移决定的。相移的任何变化都会导致频率的变化。减少净相移的最佳方法之一是在反馈回路中使用石英晶体。当石英晶体被用于振荡器的反馈回路时，振荡器的频率输出实际上是自我调节的。石英晶体创造了一个满足相位环路要求的电抗。

晶体振荡器电路设计的7个关键考虑因素

●串联电路

串联电路晶体振荡器使用被设计为在其自然谐振频率下工作的晶体。这种类型的电路在反馈回路中不需要电容。串联谐振振荡器电路是相当基本的，由于其元件数量少，通常被使用。

串联电路可以提供除通过晶体以外的反馈路径。这意味着电路可以继续以主观的频率振荡......甚至在晶体失效期间也是如此。

串联电路的一个显著缺点是，如果系统需要修改，你不能调整输出频率。串联谐振晶体是按照首选的频率、容差和稳定性设计的，并且不需要选择调整就能保持。

●负载电容

负载电容在振荡器电路设计中可以发挥关键作用。你会在下一个设计考虑中看到一个关于负载电容重要性的例子，但现在，让我们仔细看看负载电容本身。

负载电容被描述为在电路中的晶体终端上测量或计算的电容量。

说到串联电路，晶体电路的连接点之间没有电容。因此，电路中没有负载电容。对于并联电路来说，情况就不同了。

要确定并联电路中的负载电容，使用这个方便的方程式。

在这个方程中，LC1和LC2代表负载电容。Cs是电路的流浪电容（通常在3到5pF之间）。

●并联电路

并联谐振电路是用一个晶体来设计的，这个晶体被设计成在特定的负载电容下工作。这导致晶体振荡器的工作频率高于串联谐振频率，但低于真正的并联谐振频率。

为了完成这种类型的电路的反馈回路，你必须设计通过晶体的路线。如果晶体失效，电路将不再振荡。

那么，决定振荡器频率的“负载电容”从何而来？这个电路实际上使用了一个单独的变频器，在反馈回路中有两个电容，包括了负载电容。如果负载电容改变，振荡器产生的频率也会改变。

说到这里，需要注意的是，如果需要调整的话，这种电路类型并不适合于轻松调整频率。另外，需要精确的频率控制和精确的负载电容规格。

例如，如果一个容量为20pF的20MHz晶体被放置在一个评估为30pF的电路中，那么晶体将低于规定值。然而，如果该电路的评估值只有10pF，那么频率将高于规定值。

●驱动功率

驱动电平是指晶体在工作时消耗的功率大小。功率通常以毫瓦或微瓦来描述。

石英晶体被指定为一个特定的最大驱动电平值，可以影响振荡器的频率和操作模式。与你的晶体振荡器供应商合作，确定石英振荡器可以承受的最大驱动水平是很重要的。

那么，如果晶体振荡器超过了最大驱动水平会发生什么？它可能导致振荡器

●变得不稳定

●加快老化率

●导致关键应用中的通信或计时损失

要计算晶体的驱动电平，请使用这个公式（基本上只是欧姆定律，但对功率而言）：Drive Level=（Irms2xR），式种：Irms=通过石英晶体的测量均方根电流；R=石英晶体的最大电阻；

为了测量晶体振荡器电路的实际驱动电平，你可以在晶体电路中插入一个电阻。然后可以读取电阻上的压降来计算电流和功率耗散。当然，要确保在这次测量后将电阻移走。

●频率和模式

晶体振荡器的频率可能受到物理尺寸的限制。有时，这可能是某些应用的长度和宽度。其他时候，它可能是石英晶体本身的厚度。石英晶圆越薄，频率就越高。石英晶圆的厚度通常在30MHz左右会变得太薄，无法处理。

如果需要一个频率高于极限频率的振荡器，可以利用“基频”。基频是“由一个物体的整体振荡产生的最低频率，与更高频率的谐波不同”。如果一个晶体的基本频率是10兆赫，它也可以以3、5、7等倍的基本频率进行振荡。因此，振荡器可以在30MHz、50MHz、70MHz等频率下振荡。这些都是该频率的泛音。

当需要使用泛音频率时，晶体制造商必须将晶体设计成在所需的泛音频率下工作。千万不要试图订购一个基频模式的晶体，然后用另一个所需的泛音来操作，因为基频晶体和泛音晶体的制造工艺是不同的。

●设计考虑因素

为了实现最佳的振荡器电路操作，应该遵循一些设计上的考虑。有一点一直被推荐的是，在电路中应避免使用平行线。这样做可以减少杂散电容。所有线路应尽可能地短，以防止耦合。通过使用地平面来保持元件的隔离，也可以对此有所帮助。

●负电阻

振荡器的设计必须加强“负电阻”以获得最佳性能。负电阻也经常被称为“振荡津贴”。

这里有6个简单的步骤来帮助你计算振荡器电路中的负电阻

●暂时将一个可变电阻器与晶体串联起来

●将电阻调到最低设置（接近零欧姆）

●给振荡器通电，在示波器上监测输出

●当你持续监测示波器信号时，开始使用可变电阻增加电路中的电阻

●一旦振荡停止，记下可变电阻以确定欧姆值

●将晶体的最大电阻值（由供应商指定）与步骤5中测量的欧姆值相加

这个计算出来的总值就是“负电阻”或“振荡余量”。作为一般的经验法则，负电阻应至少是晶体规定的最大电阻值的5倍才可靠。

以上就是晶科鑫在有源晶振电路上设计上的一个建议，希望大家在设计振荡器电路上少走弯路，能够更快的完成晶振产品电路上的设计与产品相匹配。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由三年不鸣转载自晶科鑫官网，原文标题为:有源晶振电路图，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。

全部评论（0）

暂无评论

晶振技术：关于有源晶振匹配测试常用的方法

有源晶振的测试匹配是一个重要的过程，主要依赖于其电路设计，以确保晶振能够正常工作。本文介绍有源晶振匹配测试常用的方法。

设计经验发布时间 : 2024-08-10

无源晶振测量输出频率的方法

无源晶振测量输出频率的方法及注意事项。无源晶振，准确来说应叫Crystal（晶体），有源晶振则叫Oscillator（振荡器）。无源晶振是在石英晶片的两端镀上电极而成，其两管脚是无极性的。无源晶振自身无法震荡，在工作时需要搭配外围电路。

设计经验发布时间 : 2024-07-09

【经验】解析有源晶体振荡器如何防静电、防振、防潮

有源晶体振荡器——oscillator在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器(有源晶振有4只引脚，是一个完整的振荡器)。有源晶振一般是四管脚封状，有电源、地线、振荡输出和一个空置端。晶科鑫将在本文解析有源晶体振荡器如何防静电、防振、防潮。

设计经验发布时间 : 2021-11-16

有源晶振的电路引脚接线等原理

晶振分为有源晶振和无源晶振，有源晶振区别于无源晶振的是，有源晶振内部自带IC、振荡电路，不需要依托外部电路来产生工作。对于有源晶振，大家有了解它常规参数有哪些、以及有源晶振电路图是怎么样的，如何接线等。晶鸿兴来给大家一一解析有源晶振电路、引脚、参数及接线原理。

技术探讨发布时间 : 2024-07-09

机器人的频率控制大师，石英晶体振荡器给电子硬件装上一颗安心的心脏

晶科鑫晶振，作为机器人的“时间守护者”，以其精准的频率控制，确保了机器人在各种环境下的稳定运作。在工业生产线上，它让机器人精准无误地完成每一个动作；在极端环境中，它保持机器人的稳定运行，无论是在地震救援还是深海探索。晶振的小型化设计，更是让它在机器人紧凑的体内发挥着巨大的作用，为机器人的精密操作提供了强有力的支持。

应用方案发布时间 : 2024-11-13

晶振知识：有源晶振的引脚及定义

有源晶振的引脚图和引脚定义可能因不同的型号而有所不同。但一般来说，有源晶振的引脚定义可以从其电路符号上大致推断出来。

技术探讨发布时间 : 2024-08-03

描述- SJK founded in 1989,is a manufacturing-type enterprise of frequency control products.It owns independent brand SJK and complete product line including small SMD crystal oscillator,traditional DIP crystal and oscillator,high-end oscillator(including OSC,VCXO,TCXO,OCXO,VC-TCXO,LVDS/PECL output),SAW device,crystal filter(MCF) and other products.

型号- 7W,3S,7X,7Y,7Z,3V,3X,8N,8T,8W,5VH,7VH,9D,6LC,5D,9J,7DU1,5H,9M,5J,9N,7DU5,9P,9T,5P,1N,5S,9X,5T,5V,5X,1X,6A,6B,6C,6D,6E,6MF,5X2,6F,6G,6MH,6I,6K,7DUT,6N,2N,6S,6T,6V,6X,CF,6Z,2X,6RF,7B,6AW,6RH,7E,7F,3D,7H,7I,7J,7K,7L,3H,7M,7N,3J,7P,7Q,3N,7R,7S,7T,3P,7U,7V

选型指南 - 晶科鑫 - 2023/10/12 PDF 英文下载

一文读懂！使用有源晶振有何优势？

晶振作为数字电路信号的心脏，主要分为无源晶振和有源晶振两种类型，区别于无源晶振，有源晶振内置IC，不需要DSP的内部振荡器，那么在使用有源晶振有何优势呢？本文扬兴晶振来为大家介绍，希望对各位工程师朋友有所帮助。

技术探讨发布时间 : 2024-11-06

【选型】晶光华（JGHC）贴片有源晶振 & 贴片无源晶振(物料型号对照表)选型指南

目录- 有源晶振/无源晶振

型号- S3227000121040,49SAC18080162060,S2126000121080,Y20600327122075,49SAC07600202060,S2232000091050JY,O32125000153325,S5325000201040,M49SAT08000201080,SMD2520,S32080001220500,G53080000850100A,GLASS5032,49SAT04000201080JY,O5326000153325,S2100327121090,49ASC28800202040,S3230000201040,49SAC25000182040,S5327000202040,MC30600327122050,S3224000151060,S3228375201060,O7540000153325,S3227000201040,49ASC60350202040,49SAT25000201040JY,S5312000201080,S53080001510100A,S3240000121060,G53080000830100A,OSC2016,49SAC24000201040,49SBT06745201060,O5316000153325,OSC3225,S3224000151050,49SBT12000181060,M49SAT24000121060,O7512000153325,HC-49S,49SAC16000201060,S3224000121060A,O2200327153325,G5308000201080,49SAC035792020100,49ASC27138152040,O7520000153325,S3224000121060,S2224000121060JY,S5313253201060,O3200327151825,49SAT26000201040JY,G3216000183080,SMD3100327122090,S2224000091060JY,G3212288121080,O5300327153325,O5308000153325,49SAC04096202080,HC-49SMD,S2132000101080,O7527000153325,49SAC04194202080,S5312000202080A,O7512288153325,49SAC16934182060,S3212000121080,O22088001533100,49ASC27000182040,49SBT33868201040,O7550000153325,S32300000651040,S2132000121080,S5319687141040A,S3224000061050,49SAC22118202040,49SBT04000201080,S5313560152040A,S3212000201080,S3232000081040,49ASC26000202040,P7426000091040,S712000201040,49SAC08000202060,O7525000153325,O2100327153325,49SAC24000122040,O3225000153325,S3225000121060,49SAT08000201060,S3216000121060,S2240000101050JY,S32120002010100A,O3237125153325,J3224000091080,49SAC26000152040,49SAC16000222060,49SAT13560161050JY,O3216000153325,HC-49SSMD,O7524000153325,TCO22260002805,Y20600327122040,O5340000153325,S2140000091070JY,49SAC25000122040,S2227120101080,G3232000121060A,O3212288153325,49SAC24545082040JY,O3226000153325,S2132000091080,S5340659081540,49SAC10000201060,S2226000071060,S3224000201060,S3213000201060JY,49SAC27000182040,49SAC20000202040,S2219200121080,PFP7040,49ASC50000201040,O5324000153325,S5318080141040A,49SAC036862020100,O3240000153330JY,S3230000201060,49SBT25000181040,TCXO2520,G3226000161060,O3248000153325,S3237400201040JY,S3226000091060,S3219200071060,S3240000121040,S2240000101050,49ASC40233202030,G3224000102060,TSX22260000781040,S5348000202040,OSC7050,SMD3225,SMD2016,O75100000153325,O2224000153325,S3214318201060,S3227000181040,MC14600327122090,49SAC06745202060,S3250000121060,O3240000153325,S3240000101040,O75125000153325,49SAC36480122040,S724000101030,J3225000121080,S2216000091080,O7502048153325,O5324576153325,S22160000910100JY,O5320000153325,M49SAT26000091060,S3232000091040,49SAC10000132060,S3213253202070,S2132000091070JY,49SAC25000201040,S2226000120860,O5312288153325,S3230000101040,SMD3100327092090,O32540001533525,O2227000153325,Y30800327122075,49SAT14318201060,O3204000153325,SMD6035,49SAC08000182060,49SAC20500202040,O3227000153325,O3200327153320JY,49SAC21250182040,S3212000181080,O3233330153325,49SAC260000852040,O5310000153325,S2226000091060JY,O3232000153325,S3226000081040,49ASC27120102040,S720000202040,O3250000153325,O2250000153325,S2126000091080,G5308000123080,S5324000201040,G3232000121050,S2100327072090,O5327000153325,O5312000153325,S5308000201080,S2225000181060,O2220000153325,O3218432153325,O7508000153325,O22072001533100,S3213560201060,S2124000121080JY,O3220000153325,S3216000091060,S3237400121040,49SAC17950162060,OSC2520,49SBT04904201060,49SAC06000202060,49SBT26000151040,49SAC12000202060,S3224000121060JY,O7533000153325,O75125000LD3320,O7511059153325,S3220000181060,O2224576153325,O5325000153325,49SAC08000163060,49ASC32768202030,S3224576202040,S2250000091050,S3225000151040,49SAC08192202060,M49SAT16000091060,O3206000153325,O2212000153325,S32080002010500,O3224576153325,TSX2226000091040,O3212000153325,49SBT24000181040,S2226000081060,S3219200101060,S3226000121060,O5350000153325,49SAT04000201080,SMD5032,S3224576121060,49SAC13560101060,G3225000201060,S5308000222080,S5308704223080,S5313526142040A,S3212000101080,O2225000153325,O2237125153325,S5313526141060,49SAC11059202060,HC-49SBSMD,S3216000091060JY,TSX2226000071040,Y20624000202050JY,M49SAT12000121060,4SSAC27000202040,49SAC04897202080,S3240000091040JY,49SAC13560201060,S3225000201060,TCO22384001805,S6316000202040,49SAC04000202080,49SAC13598102060,M49SAT27000201060,49SAC16934202060,49SAC08000FS2060,S3232000121040,S2132000081070JY,G3236864062050,J3220000181080,O7524576153325,S2125000101080,S21160000910120JY,S3226000071060,S3218080141080A,S3240000151040,M49SSMD,49SAC27000202030JY,G3226000071060,S3240000101060JY,S2216000121080,49SAC16000182060,O3227000153320JY,49ASC27125202040,S3226000091040JY,G3225000101560A,49SAC14745202060,O7548000153325,S5327000181040,O2248000153325,49SAC16000202060,S3227141201060A,S2240000091050JY,O3230000153325,O32100000153325,O7510000153325,O3224000153325,49SAC20480202040,OSC5032,S3216000201060,G3236864062060A,S2126000091080JY,O5348000153325,49SAC25000202040

选型指南 - 晶光华 - 2020年07月15日 PDF 中文下载

龙营半导体（LFC SEMICONDUCTOR）有源晶振/时钟芯片/低EMI IC/低EMI/展频晶振选型表

目录- LFC型号表

型号- LO203A-24M-50-A,LO204A-25M-100-B,LO201A-27M-20-C,LO204A-27M-100-C,LO613A-25M-50-C,LO212A-24M-20-C,LO215A-27M-50-B,LO214A-24M-50-A,LO212E-24M-20-C,LX606I-68.93M-A,LX606I-68.93M-C,LO201E-27M-50-C,LO203A-27M-50-A,LO212A-25M-20-C,LO625P-100M-50-C-4-S,LX606I-100M-A,LO203A-27M-50-C,LX304A,LX308E,LX606I-100M-C,LO204E-27M-50-C,LX308I,LX504I,LO201I-25M-20-C,LO221I-25M-50-A,LX304I,LO203A-24M-50-C,LO208A-27M-50-C,LO201I-24M-20-C,LO203A-25M-50-A,LO214A-27M-50-A,LO203A-25M-50-C,LO206A-24M-50-C,LO212E-25M-20-C,LO201E-27M-20-C,LO206A-24M-50-A,LO201I-27M-20-C,LX606I-54M-A,LO206A-25M-50-A,LX606I-54M-C,LO206A-25M-50-C,LO221I-24M-50-A,LO206A-27M-50-C,LO206A-27M-50-A,LC464A

选型指南 - 龙营半导体 - 2023/5/29 PDF 中文下载