DSP電路板設計中的無源晶體與有源晶振

ID:79827 · 發表于 2015-12-9 18:05

1、無源晶體——無源晶體需要用DSP片內的振蕩器，在datasheet上有建議的連接方法。無源晶體沒有電壓的問題，信號電平是可變的，也就是說是根據起振電路來決定的，同樣的晶體可以適用于多種電壓，可用于多種不同時鐘信號電壓要求的DSP，而且價格通常也較低，因此對于一般的應用如果條件許可建議用晶體，這尤其適合于產品線豐富批量大的生產者。無源晶體相對于晶振而言其缺陷是信號質量較差，通常需要精確匹配外圍電路（用于信號匹配的電容、電感、電阻等），更換不同頻率的晶體時周邊配置電路需要做相應的調整。建議采用精度較高的石英晶體，盡可能不要采用精度低的陶瓷警惕。

2、有源晶振——有源晶振不需要DSP的內部振蕩器，信號質量好，比較穩定，而且連接方式相對簡單（主要是做好電源濾波，通常使用一個電容和電感構成的PI型濾波網絡，輸出端用一個小阻值的電阻過濾信號即可），不需要復雜的配置電路。有源晶振通常的用法：一腳懸空，二腳接地，三腳接輸出，四腳接電壓。相對于無源晶體，有源晶振的缺陷是其信號電平是固定的，需要選擇好合適輸出電平，靈活性較差，而且價格高。對于時序要求敏感的應用，個人認為還是有源的晶振好，因為可以選用比較精密的晶振，甚至是高檔的溫度補償晶振。有些DSP內部沒有起振電路，只能使用有源的晶振，如TI的6000系列等。有源晶振相比于無源晶體通常體積較大，但現在許多有源晶振是表貼的，體積和晶體相當，有的甚至比許多晶體還要小。

幾點注意事項：
1、需要倍頻的DSP需要配置好PLL周邊配置電路，主要是隔離和濾波；
2、20MHz以下的晶體晶振基本上都是基頻的器件，穩定度好，20MHz以上的大多是諧波的（如3次諧波、5次諧波等等），穩定度差，因此強烈建議使用低頻的器件，畢竟倍頻用的PLL電路需要的周邊配置主要是電容、電阻、電感，其穩定度和價格方面遠遠好于晶體晶振器件；
3、時鐘信號走線長度盡可能短，線寬盡可能大，與其它印制線間距盡可能大，緊靠器件布局布線，必要時可以走內層，以及用地線包圍；
4、通過背板從外部引入時鐘信號時有特殊的設計要求，需要詳細參考相關的資料。

此外還要做一些說明：
總體來說晶振的穩定度等方面好于晶體，尤其是精密測量等領域，絕大多數用的都是高檔的晶振，這樣就可以把各種補償技術集成在一起，減少了設計的復雜性。試想，如果采用晶體，然后自己設計波形整形、抗干擾、溫度補償，那樣的話設計的復雜性將是什么樣的呢？我們這里設計射頻電路等對時鐘要求高的場合，就是采用高精度溫補晶振的，工業級的要好幾百元一個。
特殊領域的應用如果找不到合適的晶振，也就是說設計的復雜性超出了市場上成品晶振水平，就必須自己設計了，這種情況下就要選用晶體了，不過這些晶體肯定不是市場上的普通晶體，而是特殊的高端晶體，如紅寶石晶體等等。
更高要求的領域情況更特殊，我們這里在高精度測試時采用的時鐘甚至是原子鐘、銣鐘等設備提供的，通過專用的射頻接插件連接，是個大型設備，相當笨重

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DSP電路板設計中的無源晶體與有源晶振

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