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        技術(shù)知識(shí):硅頻率控制器(SFC)-晶體替代市場(chǎng)的寵兒

        作者: 時(shí)間:2014-01-21 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
        振蕩模式的頻率可根據(jù)以下公式:

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/226742.htm

        FL=[1/2π√(L1*C1))] 2eq eq *√[1+C1/(C0+CL)]

        其中[1/2π√(L1*C1))]是串行振蕩模式的頻率

        根據(jù)泰勒展開:

        FL=[1/2π√(L1*C1) 2eq eq ]*[1+C1/2(C0+CL)] (1)

        從公式中可以看出,頻率與C0,C1和CL都有關(guān)。

        在基頻諧振中C1為10-30fF,一般取值為20fF。C0取值與的尺寸有關(guān),一般取值為5pF。但是CL的計(jì)算與外接電容和PCB設(shè)計(jì)和材料有關(guān)。下圖是參考電路圖

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        圖3 晶體外接負(fù)載電容示意圖

        從上面電路中可得出:

        1/(C11+CS1)+1/(C12+CS2)=1/(CL) (2)

        其中C11,C12是外接電容,也就是線路設(shè)計(jì)中放在晶體兩邊接地的兩個(gè)電容。CS1和CS2是寄生電容,和PCB 電路板的走線,焊盤及芯片的管腳有關(guān)。一般為5-10pF(在本文的計(jì)算中可設(shè)為8pF)。對(duì)于C11和C12,沒有確定的值(15pF-30pF),這和實(shí)際設(shè)計(jì)有關(guān),例如取18pF。CL如有變化,并行振蕩模式的頻率也隨之變化,請(qǐng)看圖4

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        圖4 負(fù)載電容變化與頻率的關(guān)系

        由公式(1)可得頻率變化為:

        (FCL1-FCL2)/FCL1=C1/2 * [1/(C0+CL1)-1/(C0+CL2)] * 10E6 (3)

        從公式(2)和公式(3)中可知C11和C12的精度將影響頻率的精度。具體數(shù)據(jù)如表1所示。其中參數(shù)的取值如前文:C1=20fF,C0=5pF,CS1=CS2=8pF,C11=C12=18pF。

        表1 電容精度與頻率精度的關(guān)系

        技術(shù)知識(shí):硅頻率控制器(SFC)-晶體替代市場(chǎng)的寵兒

        在很多應(yīng)用場(chǎng)合,電容精度取5%,從上表可看出它對(duì)頻率精度的影響可達(dá)到28PPM。這在設(shè)計(jì)中容易被忽略的。

        其他因素:如回流焊接的影響,濕度的影響,大氣壓的影響等。這些因素影響不大,不再這里詳述。

        晶體振蕩總的頻率精度就是上述五個(gè)方面之和。

        (SFC)

        SFC原理

        由于石英材料及其振蕩原理的局限性,近年來,人們不斷探索用新技術(shù)來替代它。如MEMS技術(shù),但是它的中心振蕩頻率不是很高(如16MHz)所以如果需要高的頻率輸出,必須經(jīng)過一級(jí)PLL, 增加了成本,相位噪音和功耗。

        IDT在這一領(lǐng)域做了深入的研究,采用專利的CMOS諧波振蕩器(CHO),推出了全硅頻率控制器。它的核心是一個(gè)高頻的振蕩模塊,根據(jù)設(shè)置不同的分頻系數(shù)可得到不同的輸出頻率。這樣,既不需要石英做為振蕩源,也不需要PLL做倍頻。

        SFC工作狀態(tài)需要電源而晶體不需要。但是,由于ASIC必須提供晶體起振電路,所以晶體也相應(yīng)地增加了ASIC的能耗。硅頻率控制器(SFC)的參數(shù)

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