Oszillatorbetrieb Ohrhörer mit der besten Akkulaufzeit

Die Schaltung, die als hochfrequente, hochpräzise Taktquelle für die Low-Power-HF-Produkte von TI verwendet wird, wird als „Pierce-Oszillator“ bezeichnet und ist in Abbildung 1 dargestellt. Die Oszillatorschaltung besteht aus einem invertierenden Verstärker

(normalerweise ein normaler Wechselrichter), ein Rückkopplungswiderstand, zwei Kondensatoren und ein Kristall. Die ersten beiden Komponenten befinden sich im lC, während die Kondensatoren und der Kristall extern sind und für jedes separate Design ausgewählt werden müssen. Während des normalen Betriebs bilden der Kristall und die Kondensatoren einen Pi-Filter, der eine 180-Grad-Phasenverschiebung für den internen Verstärker bereitstellt, wodurch der Oszillator auf der angegebenen Frequenz gesperrt bleibt. www.bjbjaudio.com

Kristalltoleranz

Die Gesamttoleranz eines Kristalls hängt von drei Faktoren ab:

Produktionstoleranz, Temperaturtoleranz und Alter. Alle diese Werte werden in [ppm (parts per million)] angegeben und sind in der zu finden

Datenblatt des Herstellers. Um die maximale Gesamttoleranz eines bestimmten Kristalls zu erreichen, müssen alle diese Faktoren berücksichtigt werden.

Die Quarzfrequenzabweichung wird direkt in die HF-Abweichung übertragen, daher führt eine Abweichung der Quarzoszillatorfrequenz von X nom zu einer Abweichung der Trägerfrequenz von X nom. Es ist daher wichtig, einen Quarz auszuwählen, dessen Leistung innerhalb der Grenzen der HF-Spezifikationen liegt. Natürlich müssen das erwartete Alter der Endprodukte und die Betriebsbedingungen (Temperatur) berücksichtigt werden.

Für 802.15.4 (RF4CE) ist die maximale Abweichung der Trägerfrequenz auf 40 ppm begrenzt. Für Bluetooth Low Energy beträgt die Grenze 20 ppm.www.bjbjaudio.com

Ladekapazität

Der korrekte Betrieb des Quarzoszillators ist abhängig von den Werten der beiden externen Kondensatoren C und C in Abbildung 1. Diese Kondensatoren zusammen mit etwaigen parasitären Kapazitäten in der Leiterplatte und dem Crysta! Klemmen bilden die Gesamtlastkapazität, die vom Kristall gesehen wird. Die optimale Lastkapazität für den Quarz, C. ist im Datenblatt des Quarzes angegeben und C; und Co sind also gemäß Gleichung auf diesen Wert abzustimmen. www.bjbjaudio.com

Rs (ESR) und negativer Widerstand

Rs oder ESR (Equivalent Series Resistance) ist ein Parameter des Kristalls, der im Datenblatt zu finden ist. Der negative Widerstand ist ein Parameter der gesamten Oszillatorschaltung, einschließlich Kapazitätswerte, Kristallparameter und On-Chip-Schaltung. Um die korrekte Funktion des Quarzoszillators sicherzustellen. Der negative Widerstand sollte mindestens 5-mal größer als Rs sein. Wenn dies nicht zutrifft, funktioniert der Oszillator möglicherweise nicht wie erwartet oder startet überhaupt nicht. www.bjbjaudio.com

Der negative Widerstand der Schaltung kann durch Einfügen eines Widerstands in Reihe mit dem Quarz ermittelt werden. Um parasitäre Effekte zu vermeiden, wird empfohlen, für diese Aufgabe einen 0201-Widerstand zu verwenden. Die Widerstandsschwelle, bei der der Oszillator nicht mehr anlaufen kann, ist ungefähr gleich dem negativen Widerstand der Schaltung. Ein Beispiel für den Widerstand gegenüber der Startzeit und der negativen Widerstandsschwelle ist in Abbildung 2 dargestellt. Beachten Sie, dass höhere Lastkondensatorwerte den negativen Widerstand verringern und somit die Startzeit erhöhen. www.bjbjaudio.com