不同晶振的参数会对其性能和可靠性产生影响,其中“激励功率”是一个关键指标。石英晶振的激励等级通常根据晶振在各种工作状态下的能耗,或其电流等级来定义和表示。
I:晶振工作时的电流。
RL:电路中的总等效负载电阻。
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不同类型和封装的石英晶振对激励功率的要求都不一样,以下是几种常见晶振的激励功率推荐值及最大值:
49U/49S/49M晶振:100µW (500µW max)
SMD MHz晶振:10µW(50µW max)
32.768kHz晶振:0.1 µW (0.5µW max)
设计电路时,凯擎小妹建议您确保激励功率在推荐范围内,且不超过最大激励功率。具体参数需以晶振的规格书为准。
以KOAN晶振KX49S为例:
另外,在小型化和低功耗的发展趋势下,激励功率,驱动电流,体积,功率相应减少,导致驱动能力变弱。更多内容《小型化晶振对起振时间、相位噪声与抖动的影响》
>>>> 频率变化
激励功率过高会导致振幅增大,从而引发幅频效应。这种效应会改变晶振的机械应力与弹性常数,从而导致振荡频率有明显变化,影响设备的正常工作。
>>>> 热应力增加
过高的功率会在晶片两电极之间形成不均匀的温度场,导致热应力增大,进而影响频率稳定性,严重时可能导致晶片损坏。
>>>> 晶振老化
长期在高激励功率下运行会加速晶振老化,缩短使用寿命,增加维修或更换的成本。更多内容:《晶振的老化率》
>>>> DLD效应
激励功率不足时,晶振的振荡能力下降,容易出现驱动功率相关性(DLD)效应。晶振的频率可能随着激励功率的波动而变化。更多内容:《无源晶振测试参数:DLD1 ~ DLD7》《什么因素影响DLD值?》
>>>> 晶振无法起振
若激励功率过低,电路的振荡裕量不足,可能导致晶振无法启动振荡,使设备无法正常运行。更多内容:《无源晶振不起振的原因和建议》
>>>> 增加阻尼电阻
在电路中增加适当的阻尼电阻,可以减小反相放大器的输出幅度,从而降低驱动功率。但需确保振荡裕量大于晶振等效电阻的5倍,以保证振荡器稳定运行。
>>>> 减少外部负载电容
减小外部负载电容可以增加振荡电路的阻抗,从而降低实际驱动功率。然而,需注意负载电容的调整可能影响振荡频率,必须确保频率仍在允许范围内。
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