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使用 SPXO 的低功耗電路時(shí)序
使用 SPXO 的低功耗電路時(shí)序
廣泛的電子設(shè)備依賴于電路時(shí)序作為關(guān)鍵功能。其中包括微控制器、藍(lán)牙、以太網(wǎng)、Wi-Fi、USB 和其他接口。此外，電路時(shí)序?qū)τ谙M(fèi)類電子產(chǎn)品、可穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng) (IoT)、工業(yè)控制和自動化、測試和測量設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、計(jì)算設(shè)備和外圍設(shè)備等至關(guān)重要。盡管設(shè)計(jì)晶體控制振蕩器似乎是提供系統(tǒng)時(shí)序的一個(gè)簡單過程，但在將石英晶體與振蕩器芯片匹配時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須考慮許多設(shè)計(jì)要求和參數(shù)。
幾個(gè)考慮因素包括振蕩器的負(fù)電阻、其驅(qū)動電平、諧振模式和晶體的運(yùn)動阻抗。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行電路布局時(shí)，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(gè)保護(hù)帶。最后，設(shè)計(jì)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(nèi)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(shí)現(xiàn)低 RMS 抖動和最低功耗。這些設(shè)備可以在 1.6 VDC 至 3.6 VDC 的任何電源電壓下運(yùn)行。使用這些連續(xù)電壓振蕩器，設(shè)計(jì)人員可以在將它們集成到數(shù)字系統(tǒng)中的同時(shí)實(shí)現(xiàn)所需的解決方案。
在小型、電池供電的無線設(shè)備中，功耗始終是一個(gè)非常重要的考慮因素。這就是為什么設(shè)計(jì)人員更喜歡將此類設(shè)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?jǐn)?shù)年的電池壽命。此外，設(shè)備成本取決于電池尺寸，因?yàn)殡姵睾苋菀壮蔀樵O(shè)備中最昂貴的組件——因此，最小化電池尺寸是小型無線設(shè)備的一個(gè)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(jī)電流。最小化時(shí)鐘振蕩器消耗的電流很重要，因?yàn)樗笥诖龣C(jī)電流。
設(shè)計(jì)低功率振蕩器可能具有挑戰(zhàn)性。設(shè)計(jì)人員很想通過允許電路進(jìn)入禁用狀態(tài)以最小化待機(jī)電流同時(shí)在需要時(shí)啟動振蕩器來節(jié)省能源。然而，這并不是一件容易的事，因?yàn)榭焖賳泳w振蕩器并不是一項(xiàng)簡單可靠的任務(wù)。當(dāng)設(shè)計(jì)人員在所有環(huán)境和操作條件下嘗試時(shí)，可靠的啟動條件需要仔細(xì)的設(shè)計(jì)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(gè)負(fù)載電容器。它使用具有內(nèi)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(dǎo)致負(fù)電阻開始振蕩。
石英晶體振蕩器可能會因電源噪聲、負(fù)載不當(dāng)、端接條件不當(dāng)、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(shè)計(jì)人員必須使用多種方法來最小化抖動。