CMOS皮爾斯振蕩器電路因其優(yōu)異的頻率穩(wěn)定性和廣泛的頻率范圍而被廣泛使用。它們是小型，低電流和低電壓電池操作的便攜式產(chǎn)品的理想選擇，特別是用于低頻應(yīng)用。

　　[1,2]在使用小型化石英晶體進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須仔細(xì)考慮頻率、增益和晶體驅(qū)動電平。本文從閉環(huán)和相位分析出發(fā)，推導(dǎo)了典型晶控穿孔振蕩器電路的設(shè)計(jì)方程。利用該方法推導(dǎo)出了頻率、增益和晶體驅(qū)動電流方程。

基本晶體振蕩器

基本的石英晶體CMOS皮爾斯振蕩電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。晶體振蕩器電路由放大段和反饋網(wǎng)絡(luò)組成。要發(fā)生振蕩，必須滿足巴克豪森準(zhǔn)則

a)回路增益必須大于等于1，且

b)環(huán)上的相移必須等于2T的整數(shù)倍。

CMoS逆變器提供放大和兩個(gè)電容，c&co和晶體作為反饋網(wǎng)絡(luò)。穩(wěn)定放大器的輸出電壓，并用于降低晶體驅(qū)動電平。

晶體的特點(diǎn)

　　為了分析石英晶體振蕩器，我們必須首先了解晶體本身。圖2顯示了石英晶體的等效電路。其中L、c和Rare一般指的是電學(xué)等效的力學(xué)參數(shù);慣性，恢復(fù)力和摩擦力。這些參數(shù)可以用晶體阻抗計(jì)或網(wǎng)絡(luò)分析儀測量。Co是端子間的并聯(lián)電容和晶體的電極電容與封裝電容之和。

總結(jié)

利用閉環(huán)和相圖法，推導(dǎo)出了簡單石英晶體穿孔振蕩器的頻率、增益和晶體驅(qū)動電流方程。從推導(dǎo)的方程可以看出，為了獲得最佳的振蕩器性能，必須仔細(xì)考慮雜散電容、最小增益要求和放大器的輸出電阻。最小增益要求應(yīng)考慮整個(gè)工作溫度和電壓范圍。由于負(fù)反饋效應(yīng)，雜散電容尤其關(guān)鍵，并將增加振蕩器的最小增益要求。由于晶體制造商繼續(xù)小型化晶體諧振器，振蕩器設(shè)計(jì)人員必須考慮晶體，放大器和電路布局雜散的權(quán)衡，以便選擇適當(dāng)?shù)慕M件值，以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)木w驅(qū)動，啟動和穩(wěn)定振蕩。

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