从上面电路中可得出 - 硅频率控制器晶体替代石英晶体 有望成为未来市场的宠儿

从上面电路中可得出：

　　1/(C11+CS1)+1/(C12+CS2)=1/(CL) (2)

　　其中C11，C12是外接电容，也就是线路设计中放在晶体两边接地的两个电容。CS1和CS2是寄生电容，和PCB 电路板的走线，焊盘及芯片的管脚有关。一般为5-10pF(在本文的计算中可设为8pF)。对于C11和C12，没有确定的值(15pF-30pF)，这和实际设计有关，例如取18pF。

　　CL如有变化，并行振荡模式的频率也随之变化，请看图4

　　

 

　　图4 负载电容变化与频率的关系

　　由公式(1)可得频率变化为：

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

　　从公式(2)和公式(3)中可知C11和C12的精度将影响频率的精度。具体数据如表1所示。其中参数的取值如前文：C1=20fF，C0=5pF，CS1=CS2=8pF，C11=C12=18pF。

　　表1 电容精度与频率精度的关系

　　电容精度CL1CL2影响频率精度(PPM)

　　0.50%12.95513.0453

　　1%12.91013.0906

　　5%12.55013.45028

　　10%12.10013.90056

　　20%11.20014.800112

　　在很多应用场合，电容精度取5%，从上表可看出它对频率精度的影响可达到28PPM。这在设计中容易被忽略的。

　　5) 其他因素：如回流焊接的影响，湿度的影响，大气压的影响等。这些因素影响不大，不再这里详述。

　　晶体振荡总的频率精度就是上述五个方面之和。

　　硅频率控制器(SFC)

　　SFC原理

　　由于石英材料及其振荡原理的局限性，近年来，人们不断探索用新技术来替代它。如MEMS技术，但是它的中心振荡频率不是很高(如16MHz)所以如果需要高的频率输出，必须经过一级PLL，增加了成本，相位噪音和功耗。

　　IDT在这一领域做了深入的研究，采用专利的CMOS谐波振荡器(CHO)，推出了全硅频率控制器。它的核心是一个高频的振荡模块，根据设置不同的分频系数可得到不同的输出频率。这样，既不需要石英做为振荡源，也不需要PLL做倍频。

　　SFC工作状态需要电源而晶体不需要。但是，由于ASIC必须提供晶体起振电路，所以晶体也相应地增加了ASIC的能耗。

　　硅频率控制器(SFC)的参数

　　精度

　　硅频率控制器的频率公差在50PPM。-20-70°C频率温度特征是50PPM。硅频率控制器不使用石英，所以没有老化方面的问题。精度只需考虑两个方面即可。可参照以下表2中的例子。晶体精度的取值请参照前文的计算。

　　表2 两类产品的比较

　　晶体SFC

　　频率公差50ppm50ppm

　　温度特征50ppm50ppm

　　老化32ppm/10yr

　　负载电容变化 +/-5%28ppm

　　其它

　　总共160ppm100ppm

　　从这个例子可以看出，虽然都是50PPM的频率公差和温度特征，计算出晶体的精度可达160PPM。而硅频率控制器的精度是100PPM。

　　最简单的设计

　　硅频率控制器不需要任何辅助器件即可工作。晶体必须外挂两颗电容才能正常工作，这不但节约了成本，还节约了宝贵的空间，这符合产品小型化发展的趋势。

　　超低供电电流

　　在工作状况下，供电电流是1.9mA。静态工作电流更是只有1uA。其它基于晶体和MEMS的产品是它的4-10倍。这对于手持设备更是一个福音。因为对于相同的电池容量，低电流意味着更长的使用时间，这越来越受到产品制造商的重视。