求如何用硅振荡器替代晶体和陶瓷谐振器？？

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_JIAYUAN

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2023-03-17 12:05

对于绝360问答大多数微控制器时钟电路而言，硅振荡器是一种简单且有效的解决方案。与晶体和陶瓷谐振器不同，基于硅材料的定时器具有抗振动、抗撞击和抗电磁干扰的优占守点。同时，硅振荡器不需要严格匹配的定时元件和线路板走线。抛开应用过程中的环境因素，时钟源的选择主要取决于4个基本参数：精度、供电电压、体积和噪声。精度要求主要是由应用所采用的通信标准决定的。譬如，高速食出消触滑养米USB要求总的时钟精度控制在±0.25％。而相应地，无须与外界进行通信的系统却能在5％、10％甚至20％的时钟精度下正常工作。硅振荡器与晶体或陶士操盾阿生石减服批瓷谐振器的比较硅振荡器能够在供电电压2.4～5.5V之间正常工作，因此一般驱动微控制器的3.3V和5V供电电压能够很稳定的驱动硅振荡器。时钟的噪声受许多噪声源的影响，包括放大器噪声、供电电源噪声、线路板走线和振荡器件固有噪声抑制特性（Q值）。由于具有很高的Q值，晶体被广泛的应用在低噪声振荡电路中。它特别适用于如音频编*这样需要低基带噪声的系统。就精度而言提含验术报销天，晶体最高，其次是陶瓷谐振器和硅振荡器，而且硅振荡器也比晶体和陶瓷谐振器对温度更敏感。然而，硅振荡器通常占用最小的空间，而且不需要额外的定时元件。一般而言，1个供电电源的滤波电容是硅振荡器唯一的外加元件。就功耗而言，硅振荡器的电源电流取决于其类型与功能，范围可以从低频（固定）器件的几μA到可编程器件叫混并的几mA。以一种低功率的硅振荡器MAX7375为例，它工作在4MHz时只需不到2mA的句的确效抓物完个械电流。皮尔斯振荡器晶体和补附到苗胞活销时陶瓷谐振器经常被当作皮尔斯振荡格树在器使用，其中晶体或者谐振器用于反相放大器反馈回路上的调谐元件。为了工作在稳定状态，需要外加电容和电阻以提供相位漂移补偿和增益控制。另外，电阻具有阻尼作用，用来防止可能永久损坏起哪留则乙川晶体和陶瓷谐振器的过激励效应。图1给出了两个皮尔斯振荡器的例子。图1（a）是用外加电容和电阻构成的典型晶体振荡器电路。图1（b）是用集成了补偿电容的三端陶瓷谐振器构成的皮尔斯振荡器。每种设计中的元件具体参数由工作频率、田斗个结投命再供电电压、反相器类型、晶体或谐端低湖沿汽李改振器类型和生产厂家决定。图1 晶体和三端陶瓷谐振器的皮尔斯振荡器皮尔斯振荡器通常使用一个CMOS反织率圆教班相器来做放大器。虽然比起晶体管振荡器有稳定度差和功耗高的缺点，但基于CMOS反相器的设计十分简单，因此被广泛应用。尽管缓冲反相器和无缓冲反相器都可用作放大器件，但无缓冲反相器由于能量持离组般制作更稳定的振荡器而备受青睐束装张足言帮面句。不过无缓冲反相器也存在功耗较大的缺点。无缓冲门电路的驱动能力不强，所以需要加标准反相器缓冲来驱动电路板上的长线。硅振荡器的优势诸如硅振荡与第治秋多易***这样的内置振荡器的设河终备能提供最简单的时钟源。它们提供特定频率的可直接作为微控制器时钟输入的方波。硅振荡器不依赖机构谐振特性来产生振荡频率；相反，它们使换别散充染介用内部的RC时间参数。这种设计能够减弱外部机构对硅振荡器的影响。同时，由于没有传统振荡器中暴露在外面的高阻抗节点，硅振荡器拥有对湿度和电磁干扰更多的容忍性。硅振荡器的替代方法用硅振荡器替代晶体或谐振器设备时，先去掉所有与振荡电路相连的元件，其中包括1～2个电阻么卷静持己层和2个电容（如果这些元件没有包含在谐振器封装中）。然后把振荡器放在方便时钟输出端与微控制器时钟输入端相连的地方。振荡器的供电电源应与驱动微控制器时钟输入电路的电源分开。图2和图3给出了MC68HC908微控制器振荡电路的例子。图2是三端陶瓷谐振器的推荐电路，图3是硅振荡器的设计电路，其中硅振荡器MAX7375使用2.0mm×2.1mm（包括引线）的SC70封装。图2 MC68HC908微控制器带有一个小型三端谐振器的振荡器图3 MC68HC908微控制器使用MAX7375硅振荡器由于硅振荡器输出的是可以传输很长距离且不用担心其他信号干扰的低阻抗方波，因此硅振荡器在电路板上的放置位置一般没有特殊限制。另外，它还可以驱动多个时钟目标。当驱动长线时，该时钟输出和其他任何高速信号一样会产生电磁辐射。在每个时钟信号上串入一个电阻同时尽可能接近时钟输出管脚都可以减小电磁辐射。MAX7375为硅振荡器，作为一种低成本改进方案，用于取代微控制器和UART在3V、3.3V或5V应用中的陶瓷振荡器、晶体和晶体振荡器模块等时钟源。图4给出了MAX7375驱动两路时钟目标时，在每路传输线上串入了一个电阻的方法。MAX3735提供标准或非标准的工厂设置频率，频率范围是600kHz～9.99MHz，可工作在-40～125℃的温度范围内。

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