石英晶体振荡器(OSC)及其周围电路噪声(noise)发生源分析

关于石英晶体振荡器(OSC)及其周围电路噪声(noise)发生源问题,分析如下:

石英晶体振荡器(OSC)及其周围电路噪声(noise)发生源分析

一般情况下,在石英晶体振荡器提供时钟信号的电路中,噪声(noise)发生源分为三大类:输出线路、电源线及石英晶体振荡器(oscillator)。

解释:

1、来自输出线路的噪声

来自输出线路的噪声是指输出线路起到天线的作用将石英晶体振荡器输出的信号作为噪声释放。这种噪声的对策是使输出波形既能符合规定要求,又同时可以减少噪声的释放,这就需要能降低释放噪声的输出线路。

2、来自电源线的噪声

在石英晶体振荡器的工作过程中,电源线中将产生脉冲。电源线起到天线的作用将脉冲作为噪声释放。在防止电源噪声时,最重要的是如何阻止或吸收石英晶体振荡器所产生的脉冲流入电源线。为此而采取的对策目的是防止其它元器件所产生的外来噪声进入石英晶体振荡器,保证石英晶体振荡器的工作稳定。

3、来自石英晶体振荡器的噪声

来自石英晶体振荡器的噪声是指石英晶体振荡器内部的集成电路与布线所释放的噪声。这种噪声的对策是使石英晶体振荡器的电源供给保持稳定,且在保证要求的输出波形的基础上使石英晶体振荡器稳定工作。

石英晶体振荡器(OSC)及其周围电路噪声(noise)发生源分析

以上各发生源的噪声释放量与流过的电流量和电流环路的大小成正比。电流量越大,或者电流环路越大,噪声的释放量越多。石英晶体振荡器及其周围电路在流过的电流量与电流环路大小方面一般存在着如下关系:

电流量: 电源线=石英晶体振荡器>输出线路

电流环路的大小: 输出线路>电源线>>石英晶体振荡器

由上可见,在石英晶体振荡器及其周围电路所产生的噪声中,输出线路产生的最多,其次是电源线,而石英晶体振荡器本身所释放的噪声量相对极小。

关于降低噪声对策,具体说明如下:

1、稳定的电源线与接地线

稳定的电源线与接地线是指大范围频带(特别是高频)中的阻抗极小,且任何点上的电平相同的导体。接地线是电路的标准电平,所以最需要保持稳定,其电路设计具体应做到表面积大且无宽度变窄之处。采用多层板时,电源线与接地线应当分别采用独立的布线层,有连接部分时应增大接触面积,以便在高频带中亦保持较小的阻抗。

2、电源线滤波

在电源线及接地线中设置滤波器,以防石英晶体振荡器的噪声流入电源线或接地线,或者防止其它电路所产生的噪声通过电源线流入石英晶体振荡器。电源线和接地线一般采用旁路电容器作为滤波器。如下图所示:

石英晶体振荡器(OSC)及其周围电路噪声(noise)发生源分析

3、配置稳定的输出线路

稳定的输出线路是指,能够把石英晶体振荡器输出的波形在不失真的情况下准确传输到输入对象的元器件,并能够尽可能减少噪声释放的线路。确保输入侧所需的 tr 、tf、VOH 、VOL 等波形特性;去除不必要的信号,例如过冲、 下冲或反射波等;输出线路过长会使自身成为天线释放噪声,因此请尽量缩短信号走线距离,以便最大程度遏制噪声的释放。如下图所示:

石英晶体振荡器(OSC)及其周围电路噪声(noise)发生源分析

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