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使用 SPXO 的低功耗电路时序
使用 SPXO 的低功耗电路时序
广泛的电子设备依赖于电路时序作为关键功能。其中包括微控制器、蓝牙、以太网、Wi-Fi、USB 和其他接口。此外，电路时序对于消费类电子产品、可穿戴设备、物联网 (IoT)、工业控制和自动化、测试和测量设备、医疗设备、计算设备和外围设备等至关重要。尽管设计晶体控制振荡器似乎是提供系统时序的一个简单过程，但在将石英晶体与振荡器芯片匹配时，设计人员必须考虑许多设计要求和参数。
几个考虑因素包括振荡器的负电阻、其驱动电平、谐振模式和晶体的运动阻抗。设计人员在进行电路布局时，必须考虑 PC 板的寄生电容。他们还必须考虑片上集成电容，并在晶体周围包括一个保护带。最后，设计不仅要紧凑，组件数量最少，而且要可靠。虽然该电路必须能够在很宽的输入电压范围内工作，消耗最少的功率，但它还必须具有较小的均方根抖动。
上述问题的最佳解决方案是使用简单封装的晶体振荡器或 SPXO。制造商优化 SPXO 以实现低 RMS 抖动和最低功耗。这些设备可以在 1.6 VDC 至 3.6 VDC 的任何电源电压下运行。使用这些连续电压振荡器，设计人员可以在将它们集成到数字系统中的同时实现所需的解决方案。
在小型、电池供电的无线设备中，功耗始终是一个非常重要的考虑因素。这就是为什么设计人员更喜欢将此类设备基于片上系统或 SoC 处理器，这些处理器消耗极低的功率以支持数年的电池寿命。此外，设备成本取决于电池尺寸，因为电池很容易成为设备中最昂贵的组件——因此，最小化电池尺寸是小型无线设备的一个重要因素。对于电池寿命的考虑，除了电池的自放电电流之外，重要的参数之一是待机电流。最小化时钟振荡器消耗的电流很重要，因为它大于待机电流。
设计低功率振荡器可能具有挑战性。设计人员很想通过允许电路进入禁用状态以最小化待机电流同时在需要时启动振荡器来节省能源。然而，这并不是一件容易的事，因为快速启动晶体振荡器并不是一项简单可靠的任务。当设计人员在所有环境和操作条件下尝试时，可靠的启动条件需要仔细的设计工作。
大多数低功耗无线 SoC 都支持 Pierce 振荡器配置。该电路具有晶体和两个负载电容器。它使用具有内部反馈电阻器的反相放大器。随着放大器将其输出反馈到输入，正确的条件会导致负电阻开始振荡。
石英晶体振荡器可能会因电源噪声、负载不当、端接条件不当、信号频率整数谐波的存在、电路配置和放大器噪声而引起抖动。设计人员必须使用多种方法来最小化抖动。