电子说
曦华科技CVM01xx系列芯片集成多个时钟源:
(1) 内部晶体振荡威廉希尔官方网站 ,可外接4MHz~40MHz晶体或陶瓷谐振器
(2) 外部方波输入时钟:最高可达50MHz
(3) 内部48MHz高速RC振荡器(FIRC)
(4) 内部8MHz低速RC振荡器(SIRC)
(5) 内部128kHz低功耗振荡器(LPO)
(6) 内部锁相环(PLL),提供高速的系统运行时钟
FIRC、SIRC是内部时钟源的,不必从硬件设计角度考虑。外部振荡器的工作范围为4~ 40MHz,为PLL及部分外设提供时钟源。
一、EXTAL和XTAL引脚
此类引脚为晶体提供接口,以控制内部时钟发生器威廉希尔官方网站 ,EXTAL是晶体振荡器放大器的输入,XTAL是晶体振荡器放大器的输出。Pierce振荡器提供了一个强大、低噪音、低功耗的外部时钟源,可为典型的晶体振荡器提供最佳启动余量。CVM01xx系列支持4~40MHz的晶体或谐振器。
△表1 CVM01xx - EXTAL和XTAL引脚
△图1 参考振荡器威廉希尔官方网站
△表2 振荡器威廉希尔官方网站 的组成部分
二、关于振荡器威廉希尔官方网站 PCB布局的建议
晶体振荡器是一个模拟威廉希尔官方网站 ,必须根据模拟板布局规则仔细设计,具体如下:
(1) 建议将PCB板送至晶体制造商,以确定负向振荡余量及电容最佳值。数据表中包含对振荡回路电容的建议,这些值与预期PCB、引脚等杂散容量值一起,作为一个起点
(2) XTAL/EXTAL引脚、晶体和外部电容之间的信号走线须尽可能短,这些走线应只连接到所需振荡器元件,而不能连接到任何其他设备或元件。在MCU和外部振荡器之间的连接不应有超过一个接地的通孔,可最大限度减少寄生电容并降低对串扰和EMI的敏感性
(3) 尽量使其他数字信号线,特别是时钟线、模拟和频繁跳变的信号线远离晶体连接线,来自数字信号的串扰可能会对振荡器信号的低幅值造成影响
(4) 应在晶体振荡器区域下方放置一个接地区域,该地平面须是连接到CVM01xx的VSSx基准的干净地。切勿将接地保护环与威廉希尔官方网站 板上的任何其他接地信号相连,同时要避免实现接地环路
(5) 主要的振荡回路电流在晶体和负载电容之间流动,此信号路径(晶振到晶振)应尽可能短,并应有一个对称布局,因此两个电容器的地线应尽可能靠近
如下图所示,为振荡器布局的推荐位置和PCB走线。
△图2 建议的晶体振荡器布局
当gmXOSC>5 xgmcrit 时,晶体振荡器威廉希尔官方网站 提供非常安全的稳定振荡。
gmcrit 定义为:gmcrit = 4 x (ESROSC + RsEXT) x (2π x FOSC)2 x (CO_OSC + CLOAD)2
其中:
△表3 超导方程 - 参数
例如,在CVM01xx单片机中设计振荡回路,最大的放大器跨导值为gmOSCX=27 mA/V,频率范围为4 ~ 40MHz,选择晶体AT-16.000MAGE-x - 16MHz /TXC晶体。
该设计具有以下特性:
△表4 皮尔斯振荡器设计示例
gmcrit = 4 x (50 + 100) x (2π x [16 x 106])2 x ([10 x 10-12] + [10.5 x 10-12]2
gmcrit = 2.548 mA/V
5 x gmcrit = 12.742 mA/V
由于晶体振荡器的超导(27 mA/V)高于5 x gmcrit,因此对增益余量的估计足以启动振荡。预计振荡器将在数据手册中规定的典型延迟后达到稳定振荡。基于振荡器制造商的分析和特性,RsEXT以及CEXTAL和CXTAL的值可被调整或重新定义,以确保安全振荡余量。
频率计设备可用于检查和测量晶体振荡或任何其他信号特性,但一般不建议使用示波器和频谱分析仪,因为这此类设备通常不能区分主振荡和假振荡,同时,若示波器探针(尽管有些探针的阻抗很低)直接连接到振荡威廉希尔官方网站 ,它将停止并可能影响或削弱晶体振荡。
来源:深圳曦华科技
审核编辑:汤梓红
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