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使用 SPXO 的低功耗電路時序
使用 SPXO 的低功耗電路時序
廣泛的電子設備依賴于電路時序作為關鍵功能。其中包括微控制器、藍牙、以太網(wǎng)、Wi-Fi、USB 和其他接口。此外，電路時序對于消費類電子產(chǎn)品、可穿戴設備、物聯(lián)網(wǎng) (IoT)、工業(yè)控制和自動化、測試和測量設備、醫(yī)療設備、計算設備和外圍設備等至關重要。盡管設計晶體控制振蕩器似乎是提供系統(tǒng)時序的一個簡單過程，但在將石英晶體與振蕩器芯片匹配時，設計人員必須考慮許多設計要求和參數(shù)。
幾個考慮因素包括振蕩器的負電阻、其驅動電平、諧振模式和晶體的運動阻抗。設計人員在進行電路布局時，必須考慮 PC 板的寄生電容。他們還必須考慮片上集成電容，并在晶體周圍包括一個保護帶。最后，設計不僅要緊湊，組件數(shù)量最少，而且要可靠。雖然該電路必須能夠在很寬的輸入電壓范圍內工作，消耗最少的功率，但它還必須具有較小的均方根抖動。
上述問題的最佳解決方案是使用簡單封裝的晶體振蕩器或 SPXO。制造商優(yōu)化 SPXO 以實現(xiàn)低 RMS 抖動和最低功耗。這些設備可以在 1.6 VDC 至 3.6 VDC 的任何電源電壓下運行。使用這些連續(xù)電壓振蕩器，設計人員可以在將它們集成到數(shù)字系統(tǒng)中的同時實現(xiàn)所需的解決方案。
在小型、電池供電的無線設備中，功耗始終是一個非常重要的考慮因素。這就是為什么設計人員更喜歡將此類設備基于片上系統(tǒng)或 SoC 處理器，這些處理器消耗極低的功率以支持數(shù)年的電池壽命。此外，設備成本取決于電池尺寸，因為電池很容易成為設備中最昂貴的組件——因此，最小化電池尺寸是小型無線設備的一個重要因素。對于電池壽命的考慮，除了電池的自放電電流之外，重要的參數(shù)之一是待機電流。最小化時鐘振蕩器消耗的電流很重要，因為它大于待機電流。
設計低功率振蕩器可能具有挑戰(zhàn)性。設計人員很想通過允許電路進入禁用狀態(tài)以最小化待機電流同時在需要時啟動振蕩器來節(jié)省能源。然而，這并不是一件容易的事，因為快速啟動晶體振蕩器并不是一項簡單可靠的任務。當設計人員在所有環(huán)境和操作條件下嘗試時，可靠的啟動條件需要仔細的設計工作。
大多數(shù)低功耗無線 SoC 都支持 Pierce 振蕩器配置。該電路具有晶體和兩個負載電容器。它使用具有內部反饋電阻器的反相放大器。隨著放大器將其輸出反饋到輸入，正確的條件會導致負電阻開始振蕩。
石英晶體振蕩器可能會因電源噪聲、負載不當、端接條件不當、信號頻率整數(shù)諧波的存在、電路配置和放大器噪聲而引起抖動。設計人員必須使用多種方法來最小化抖動。