晶振小型化的電路設計要點

作者： 揚興晶振 日期：2022-05-18 瀏覽量：

  小型化已經是電子行業應用的一個持續趨勢。那么，石英晶體尺寸減小會在電路設計過程中引起不同的問題。為了幫助解決這些問題，本文重點介紹對縮小石英晶體尺寸時對電路設計需要注意哪些。

  頻率

  晶體的尺寸越小，諧振頻率就越高。對于石英來說，石英毛坯的厚度與諧振頻率成反比關系。這意味著當晶片變薄時，頻率會增加。相反，這意味著需要更厚的空白來獲得更低的頻率。

  因此物理上石英晶體（指無源諧振器）在2.0x1.6mm封裝中，提供不能低于16MHz的頻率或在1.6x1.2mm尺寸中不能提供低于24MHz的頻率。在電路設計中，從較大尺寸的石英晶體更換到較小尺寸的石英晶體時需要考慮到這一點。

2016&1612晶振封裝頻率

  等效串聯電阻

  較小晶體的另一個特點是等效串聯電阻(ESR)更高。晶體的ESR取決于幾個參數，例如頻率、晶體尺寸、電極尺寸和安裝結構。一般規則，晶體越小，ESR越高。在電路設計評估期間，需要考慮ESR以確保可以保證穩定的振蕩。穩定振蕩的特點是安全系數為5或更高。安全系數，通常也稱為負電阻比，由負電阻與ESR的比值定義。

安全系數公式見公式

  電路中的負電阻可以通過添加一個與晶體串聯的電位器來測量，如圖所示。電位器的電阻需要增加，直到晶體停止振蕩-這個電阻值標記為RADDmax。使用RADDmax和晶體的最大ESR可以計算出負電阻和安全系數。

帶RADD的電路圖

  如果ESR增加，則安全系數會降低，就不能再保證晶體的安全振蕩(SF<5)。如果在舊電路設計中使用較小的晶體代替較大的晶體，這種現象很容易發生。在這種情況下，如何提高安全系數并保證穩定的振蕩呢?最簡單方法是降低Ca和Cb。當降低Ca和Cb時，會導致RADD在振蕩停止的點更高，使負電阻的改善和安全系數的增加。

  這就是為什么較小的晶體通常以較低的負載電容出售。因此，在考慮從較大晶體更換到較小晶體時，應注意它也需要更換電容器。更多相關晶振電路常見問題可閱讀揚興官網《晶振電路中常見問題》

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