等效电阻ESR是晶体在等效电路中的总电阻。谐振电阻RR是晶振本身的电阻值。大小取决于晶体的内部摩擦、电极、支架等机械振动时的损失,以及周围环境条件等的影响损失。谐振电阻较大或者较小对电路有不同的影响。
--摘自《石英晶体的电阻:R1, RR, ESR》
以下是谐振电阻较大或者较小,对电路的影响:
谐振电阻较大
启动时间长:电路需要克服更大的阻力才能达到稳定振荡。不适合对启动时间比较敏感的设备。
功耗大:电路需要更多的能量来维持振荡,从而增加功耗。不适合电池供电的设备。
振荡稳定性降低:振荡不稳定,甚至可能导致晶振停振,从而影响系统的可靠性。
频率精度受影响:可能增加电路的负载效应,从而间接影响频率的精度。
谐振电阻较小
起振快:较低的电阻值可以让晶振更容易进入稳定振荡状态。适合需要快速响应的应用,如通信设备。
功耗降低:谐振电阻小,能量损耗减少,电路在维持振荡时消耗的电力更少。对于便携式和电池供电设备来说,能够延长电池寿命,提高设备的续航能力。
振荡稳定性提高:谐振电阻减少,晶振的能量损耗少,从而更稳定地维持输出频率,减少失真和抖动的概率。适合高精度应用,如精密测量和高频通信。
频率精度更高:由于负载效应较小,频率的漂移和误差也相应减少。设备能够在更长时间内保持准确的时钟信号。
电路优化策略
为了在设计中实现最佳性能,工程师可以采取以下策略:
选择高Q值晶片:选择高Q值晶片可以显著降低ESR,从而提高振荡器的效率和稳定性。
优化电路设计:
增益调整:确保振荡器电路具有足够的增益来补偿ESR的影响。
负载电容优化:调整负载电容CL以适应晶振的ESR特性。
放大器设计:设计更高增益的放大器或使用更敏感的电路配置。
权衡各种参数:在某些应用中,需要在ESR和其它电性能参数之间进行权衡。或综合考虑ESR、尺寸、功耗和成本等因素。
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