尺寸重要嗎？晶振小型化的電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)

你知道嗎？小型化已經(jīng)是電子行業(yè)的一個(gè)持續(xù)趨勢(shì)。那么，石英晶體尺寸減小會(huì)在電路設(shè)計(jì)過(guò)程中引起不同的問(wèn)題。為了幫助解決這些問(wèn)題，本文重點(diǎn)介紹對(duì)縮小石英晶體尺寸時(shí)對(duì)電路設(shè)計(jì)有什么要注意的。

頻率

晶體的尺寸越小，諧振頻率就越高。對(duì)于石英來(lái)說(shuō)，石英毛坯的厚度與諧振頻率成反比關(guān)系。這意味著當(dāng)晶片變薄時(shí)，頻率會(huì)增加。相反，這意味著需要更厚的空白來(lái)獲得更低的頻率。

因此物理上石英晶體（指無(wú)源諧振器）在2.0x1.6mm封裝中提供不能低于16MHz的頻率或在1.6x1.2mm封裝中不能提供低于24MHz的頻率。在電路設(shè)計(jì)中，從較大尺寸的石英晶體更換到較小尺寸的石英晶體時(shí)需要考慮到這一點(diǎn)。

2016&1612晶振封裝頻率

等效串聯(lián)電阻

較小晶體的另一個(gè)特點(diǎn)是等效串聯(lián)電阻(ESR)更高。晶體的ESR取決于幾個(gè)參數(shù)，例如頻率、晶體尺寸、電極尺寸和安裝結(jié)構(gòu)。一般規(guī)則，晶體越小，ESR越高。在電路設(shè)計(jì)評(píng)估期間，需要考慮ESR以確保可以保證穩(wěn)定的振蕩。穩(wěn)定振蕩的特點(diǎn)是安全系數(shù)為5或更高。安全系數(shù)，通常也稱(chēng)為負(fù)電阻比，由負(fù)電阻與ESR的比值定義。

安全系數(shù)公式見(jiàn)公式

電路中的負(fù)電阻可以通過(guò)添加一個(gè)與晶體串聯(lián)的電位器來(lái)測(cè)量，如圖所示。電位器的電阻需要增加，直到晶體停止振蕩-這個(gè)電阻值標(biāo)記為RADDmax。使用RADDmax和晶體的最大ESR可以計(jì)算出負(fù)電阻和安全系數(shù)。

帶RADD的電路圖

如果ESR增加，則安全系數(shù)會(huì)降低，就不能再保證晶體的安全振蕩(SF<5)。如果在舊電路設(shè)計(jì)中使用較小的晶體代替較大的晶體，這種現(xiàn)象很容易發(fā)生。

在這種情況下，如何提高安全系數(shù)并保證穩(wěn)定的振蕩呢？最簡(jiǎn)單方法是降低Ca和Cb。當(dāng)降低Ca和Cb時(shí)，會(huì)導(dǎo)致RADD在振蕩停止的點(diǎn)更高，使負(fù)電阻的改善和安全系數(shù)的增加。

這就是為什么較小的晶體通常以較低的負(fù)載電容出售。因此，在考慮從較大晶體更換到較小晶體時(shí)，應(yīng)注意它也需要更換電容器。