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使用 SPXO 的低功耗電路時序
使用 SPXO 的低功耗電路時序
廣泛的電子設備依賴于電路時序作為關鍵功能。其中包括微控制器、藍牙、以太網、Wi-Fi、USB 和其他接口。此外，電路時序對于消費類電子產品、可穿戴設備、物聯網 (IoT)、工業控制和自動化、測試和測量設備、醫療設備、計算設備和外圍設備等至關重要。盡管設計晶體控制振蕩器似乎是提供系統時序的一個簡單過程，但在將石英晶體與振蕩器芯片匹配時，設計人員必須考慮許多設計要求和參數。
幾個考慮因素包括振蕩器的負電阻、其驅動電平、諧振模式和晶體的運動阻抗。設計人員在進行電路布局時，必須考慮 PC 板的寄生電容。他們還必須考慮片上集成電容，并在晶體周圍包括一個保護帶。最后，設計不僅要緊湊，組件數量最少，而且要可靠。雖然該電路必須能夠在很寬的輸入電壓范圍內工作，消耗最少的功率，但它還必須具有較小的均方根抖動。
上述問題的最佳解決方案是使用簡單封裝的晶體振蕩器或 SPXO。制造商優化 SPXO 以實現低 RMS 抖動和最低功耗。這些設備可以在 1.6 VDC 至 3.6 VDC 的任何電源電壓下運行。使用這些連續電壓振蕩器，設計人員可以在將它們集成到數字系統中的同時實現所需的解決方案。
在小型、電池供電的無線設備中，功耗始終是一個非常重要的考慮因素。這就是為什么設計人員更喜歡將此類設備基于片上系統或 SoC 處理器，這些處理器消耗極低的功率以支持數年的電池壽命。此外，設備成本取決于電池尺寸，因為電池很容易成為設備中最昂貴的組件——因此，最小化電池尺寸是小型無線設備的一個重要因素。對于電池壽命的考慮，除了電池的自放電電流之外，重要的參數之一是待機電流。最小化時鐘振蕩器消耗的電流很重要，因為它大于待機電流。
設計低功率振蕩器可能具有挑戰性。設計人員很想通過允許電路進入禁用狀態以最小化待機電流同時在需要時啟動振蕩器來節省能源。然而，這并不是一件容易的事，因為快速啟動晶體振蕩器并不是一項簡單可靠的任務。當設計人員在所有環境和操作條件下嘗試時，可靠的啟動條件需要仔細的設計工作。
大多數低功耗無線 SoC 都支持 Pierce 振蕩器配置。該電路具有晶體和兩個負載電容器。它使用具有內部反饋電阻器的反相放大器。隨著放大器將其輸出反饋到輸入，正確的條件會導致負電阻開始振蕩。
石英晶體振蕩器可能會因電源噪聲、負載不當、端接條件不當、信號頻率整數諧波的存在、電路配置和放大器噪聲而引起抖動。設計人員必須使用多種方法來最小化抖動。