晶体谐振器也称为无源晶振(crystal),在电路中需要借助外部电路起振,自身无法起振。晶体振荡器也叫有源晶振(oscillator),因其自身结构内部有振荡片,其自身能够振荡。
晶振符号
晶振是RTC电路的“心跳”发生器,选择好的晶振,保障线路板的经久耐用性。然而难免会碰到晶振停振的问题。晶振的作用就是各部分提供基准频率,它是时钟电路中最重要的部件。晶振就像个标尺,工作频率不稳定会造成相关设备工作频率不稳定,自然容易出现问题。在实际应用中,遇到晶振停振,要结合实际情况和产品规格进行判断。
弦振荡电路就是一个没有输入信号(实际输入信号为噪声)的带选频网络的正反馈放大电路,如下图所示。“A”为RTC电路振荡端内部放大部分的传递函数,采用反相器并联电阻结构,作用为信号放大;“F”为外部反馈网络传递函数,一般采用晶振并联电容结构,起选频作用。
振荡起振条件为:
(1) A*F≥1(振幅振荡条件)
(2)
(相位振荡条件)
这样,在接通电源后,振荡电路就能自行建立振荡,或者说能够自激,最后趋于稳定平衡。
影响起振的因素有电源供电电压、晶振负载电容、晶振的ESR值,RTC电路的内部的负阻抗。
以下列举几个常见晶振不起振的原因:
(1)负载电容或匹配电容与晶振不匹配或者电容质量有问题。
(2)PCB板受潮,导致阻抗不匹配而不能起振。
(3)振荡端口外围布线过长或过粗,导致寄生电容过大。
(4)晶振两脚之间有走线或晶振周围有强干扰信号线经过。
(5)供电电压过低。
RTC电路晶振外围注意事项:
(1) 在PCB布线时晶振电路的走线应尽量短,晶振尽可能靠近IC,并注意走线不宜过粗。走线越粗,其线上的寄生电容越大,当电容过大时会影响振荡的稳定性。杜绝在晶振两脚间走线,振荡器电路旁边要避免有高频信号经过。
不建议如下走线方式:
如下图的布线方式较为推荐:
(2) 注意晶振两端的电容大小,在使用我司RTC电路时,我司通常建议使用15pF以下的电容。若需要调节计时精度,可对电容容值进行微调。
(3)由于RTC电路通常需要考虑低功耗,以适应电池供电的应用,因此RTC电路内部的负阻抗一般不会设计的太大。为了保证晶振可以稳定起振,考虑到阻抗匹配,在使用我司RTC电路时,建议选用阻抗在40KΩ以下的晶振。
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