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硅片振荡器(图)

发布时间:2007/8/23 0:00:00 访问次数:589


  您上一次考虑用另一个时钟器件来替换晶体振荡器是什么时候?回答大多是“从未考虑过”,而且理由充足。毕竟,什么能像晶体一样工作呢? 答案或许会令您感到惊讶。

  大多数时钟电路的核心部分是晶体或陶瓷谐振器。这些经过实践证明为可取的组件拥有超卓的准确度和稳定性,但其机械操作性能则强差人意。因此,它们容易磨损,而且物理冲击会引发输出频率和相位误差。振动和温度极端条件会对其造成损害,并且,由于它们依赖于调谐电路和匹配驱动器, 故不能始终按照预设的方式启动或在计划的频率上振荡。即使是相同的器件,其在两个相邻上电周期中的启动也有可能存在差异。

  对于基于谐振器的时钟而言,其替代方案之一是基于RC的时钟,后者依靠的是由一个电阻器和电容器所设定的时间常数。与固定频率晶体或陶瓷器件相比,它们不仅简单,而且可调性也更好,不过,准确度和稳定性方面的欠缺就限制了其实用性。

  现在,人们又有了另外一种选择,就是来自凌特公司的一个品种齐全、基于硅片的振荡器系列。

  新一代的时钟器件

  正像固态技术使真空管、继电器和磁芯存储器产生变革一样,基于硅片的振荡器也正在开始取代传统的晶体和陶瓷时钟电路。这些器件不依赖于机械谐振组件,而且不会受到RC 电路不良性能的困扰。标准的硅片制造和装配工艺意味着它们将具有针对冲击、振动和磨损的固有免疫力。启动操作兼具一致性和高速性。此外,这些器件还表现出超群的准确度和抖动性能,并具有小占板面积、低功耗以及 -40°C 至125°C 的工作温度范围。凌特公司的振荡器系列所涵盖的频率范围为1kHz 至170MHz,且包括固定和可编程频率器件版本。

  罐形振荡器的固定频率替代方案

  凌特的固定频率振荡器是简单、可靠且坚固的器件。这些器件无需修整组件,并在25°C 条件下拥有±1% 的最大频率误差和20ppm/°C 的稳定性。出众的抖动性能、上升和下降时间以及占空比可提供一个极其“干净”的方波。典型启动时间为100µs,并提供了一个使能引脚,旨在实现对输出的无干扰控制。一个分频器引脚可对主时钟频率进行分频(÷1、÷2、÷4)。图1出了LTC®6905-133,该器件能够生成一个数值为133MHz、67MHz或33.3MHz的输出频率。其它可用频率包括100MHz、96MHz、80MHz、50MHz、48MHz、40MHz、25MHz、24MHz 和20MHz。

  从1kHz 至170MHz 的任何频率

  凌特公司提供了两类频率可编程振荡器: 电阻器可编程和串行可编程。电阻器可编程振荡器的频率由一个外部电阻器(RSET) 和一个引脚搭接分频器来设定。这些器件能够在未采用晶体、陶瓷谐振器或外部时钟基准的情况下生成一个连续可变频率方波。RSET 是采用图2 所示的一个简单公式来选择的。

  从外表上看,该电路似乎很简单。然而,在这种看似简单的假象背后,此电路却采用了一种专有的内部反馈环路,其作用是在RSET 和输出频率之间维持一种精准的关系,以及一个仅20ppm/°C 的典型温度系数和在整个电源电压范围内0.5%/V 的稳定性。当采用一个精度为0.1% 的电阻器时,通常能够在0°C 至70°C 的温度范围内获得优于0.6% 的准确度。

  为什么采用一个电阻器来设定频率?

  无限频率分辨率:一个电阻器可设定振荡器工作范围内的任何频率。这提供了非标准值基准时钟( 例如那些在开关电容滤波器中使用的基准时钟)。这种可调节性还使得设计师能够在设计后期进行调整。另一种方法是通过把REST 用作一个最终修整器来在生产校准过程中进行这种调节。

  纤巧的占板面积:这些电路的占板面积小至9mm2,高度不足1mm,体积通常比其它替代方案小5 至10 倍。凭借如此小巧的解决方案,振荡器便可被刚好布设于使用点上,而无需排布很长的快速时钟信号走线。

  灵活性:可利用任何向SET 引脚输送电流的方法来对电阻器可编程振荡器进行控制。这为适合于在仪表中使用的电压控制或电流控


  您上一次考虑用另一个时钟器件来替换晶体振荡器是什么时候?回答大多是“从未考虑过”,而且理由充足。毕竟,什么能像晶体一样工作呢? 答案或许会令您感到惊讶。

  大多数时钟电路的核心部分是晶体或陶瓷谐振器。这些经过实践证明为可取的组件拥有超卓的准确度和稳定性,但其机械操作性能则强差人意。因此,它们容易磨损,而且物理冲击会引发输出频率和相位误差。振动和温度极端条件会对其造成损害,并且,由于它们依赖于调谐电路和匹配驱动器, 故不能始终按照预设的方式启动或在计划的频率上振荡。即使是相同的器件,其在两个相邻上电周期中的启动也有可能存在差异。

  对于基于谐振器的时钟而言,其替代方案之一是基于RC的时钟,后者依靠的是由一个电阻器和电容器所设定的时间常数。与固定频率晶体或陶瓷器件相比,它们不仅简单,而且可调性也更好,不过,准确度和稳定性方面的欠缺就限制了其实用性。

  现在,人们又有了另外一种选择,就是来自凌特公司的一个品种齐全、基于硅片的振荡器系列。

  新一代的时钟器件

  正像固态技术使真空管、继电器和磁芯存储器产生变革一样,基于硅片的振荡器也正在开始取代传统的晶体和陶瓷时钟电路。这些器件不依赖于机械谐振组件,而且不会受到RC 电路不良性能的困扰。标准的硅片制造和装配工艺意味着它们将具有针对冲击、振动和磨损的固有免疫力。启动操作兼具一致性和高速性。此外,这些器件还表现出超群的准确度和抖动性能,并具有小占板面积、低功耗以及 -40°C 至125°C 的工作温度范围。凌特公司的振荡器系列所涵盖的频率范围为1kHz 至170MHz,且包括固定和可编程频率器件版本。

  罐形振荡器的固定频率替代方案

  凌特的固定频率振荡器是简单、可靠且坚固的器件。这些器件无需修整组件,并在25°C 条件下拥有±1% 的最大频率误差和20ppm/°C 的稳定性。出众的抖动性能、上升和下降时间以及占空比可提供一个极其“干净”的方波。典型启动时间为100µs,并提供了一个使能引脚,旨在实现对输出的无干扰控制。一个分频器引脚可对主时钟频率进行分频(÷1、÷2、÷4)。图1出了LTC®6905-133,该器件能够生成一个数值为133MHz、67MHz或33.3MHz的输出频率。其它可用频率包括100MHz、96MHz、80MHz、50MHz、48MHz、40MHz、25MHz、24MHz 和20MHz。

  从1kHz 至170MHz 的任何频率

  凌特公司提供了两类频率可编程振荡器: 电阻器可编程和串行可编程。电阻器可编程振荡器的频率由一个外部电阻器(RSET) 和一个引脚搭接分频器来设定。这些器件能够在未采用晶体、陶瓷谐振器或外部时钟基准的情况下生成一个连续可变频率方波。RSET 是采用图2 所示的一个简单公式来选择的。

  从外表上看,该电路似乎很简单。然而,在这种看似简单的假象背后,此电路却采用了一种专有的内部反馈环路,其作用是在RSET 和输出频率之间维持一种精准的关系,以及一个仅20ppm/°C 的典型温度系数和在整个电源电压范围内0.5%/V 的稳定性。当采用一个精度为0.1% 的电阻器时,通常能够在0°C 至70°C 的温度范围内获得优于0.6% 的准确度。

  为什么采用一个电阻器来设定频率?

  无限频率分辨率:一个电阻器可设定振荡器工作范围内的任何频率。这提供了非标准值基准时钟( 例如那些在开关电容滤波器中使用的基准时钟)。这种可调节性还使得设计师能够在设计后期进行调整。另一种方法是通过把REST 用作一个最终修整器来在生产校准过程中进行这种调节。

  纤巧的占板面积:这些电路的占板面积小至9mm2,高度不足1mm,体积通常比其它替代方案小5 至10 倍。凭借如此小巧的解决方案,振荡器便可被刚好布设于使用点上,而无需排布很长的快速时钟信号走线。

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