有源晶振的启动时间Start-up time

有源晶振的启动时间Start-up time

有源晶振,全称为石英晶体振荡器,是一种自身带有电源电压的振荡器,而启动时间(Startup time)在有源晶振中指的是从振荡器上电到振荡器达到稳定振荡的具体时间。

英文表述如下:

Quartz crystal oscillator is an oscillator with its own supply voltage. The startup time in the active crystal oscillator refers to the specific time from the oscillator power-up to the oscillator to achieve stable oscillation

有源晶振的启动时间的定义可以根据系统的类型分为下列三种:

1. 对于MCU,启动时间通常是从初始功率应用到稳定时钟信号可用的时间。

2. 锁相环(PLL)的启动时间通常是从初始功率施加到稳定参考信号可用时的时间,通常稳定在距最终稳态振荡频率的可接受频率偏移内。

3. 晶体振荡器的启动时间取决于开启时的噪声或瞬态条。

由负电阻导致的小信号包络扩展和大信号限幅。包络扩展仅是总负阻和晶体的运动电感的函数简化的等效串联LCR电路包含运动电感,三点振荡器的施加负电阻和晶体的运动电阻之和,以及整个网络的有效串联电容(由运动电容支配)。未驱动的网络可以使用以下方式建模:

s*L+R+1/(s*C)=0

将两边乘以s/L给出:

s2+s*(R/L)+1/(L*C)=0

根位于:

½*{-R/L±√[(R/L)2-4/(L*C)]}

因为平方根内的R/L项被1/(L*C)项淹没,所以方程可以简化为

-R/(2*L)±-j*√[1/(L*C)]

因为净电阻R是负的,所以极点在右半平面中。由此产生的微分方程的时域解是:

V(t)=K*[e|(R/2*L)|*t]*sin{2Πt√[1/(L*C)]+Θ}

其中K是常数,Θ是任意相,两者都与初始启动条件有关。指数扩展仅对小信号条件有效,因为电路可用的功率有限。

包络扩展的时间常数是正的。它与三点石英晶体振荡器的净负电阻和动态电阻成正比,与运动电感成反比。由于晶体的大运动电感和有限的净负电阻,晶体振荡器具有较长的启动时间。

作为包络扩展时间常数的一个例子,假设一个具有5-fF运动电容的晶体和一个具有1500-Ω负电阻的振荡器,工作频率为10MHz。从动态电容和工作频率,50.7毫亨的动态电感可以用L=1/(C*ω来计算)。该运动电感产生包络扩展时间常数t=2*L/|R|=67.55μs。

在降低频率牵引(由于低运动电容)和较长启动时间(由于高运动电感)之间存在折衷,因为高运动电感是低运动电容的结果。(两者的乘积或多或少是固定的),这种相互依赖性部分地通过较小的运动电容与较小的并联电容相关联来减轻,这将产生较大的负电阻并由此改善启动时间。

启动时间是电池供电应用中的一个重要考虑因素。如果设备需要经常打开和关闭,较短的振荡器启动时间就可以实现低功耗之目的。

晶诺威科技产有源晶振OSC7050 启动时间(Start-up time)最大为5ms.

有源晶振的启动时间Start-up time

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