在控制面板有源晶振工作中短路現(xiàn)象，一般都是回路設(shè)計(jì)時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，或者是說(shuō)線路設(shè)計(jì)時(shí)候出現(xiàn)缺陷，回來(lái)設(shè)計(jì)有缺陷的，在工作過(guò)程中就很容易出現(xiàn)停振，或者是不振等現(xiàn)象，這篇文章是日本京瓷集團(tuán)晶振事業(yè)部一位資深高級(jí)工程師編寫(xiě)，希望能給后續(xù)設(shè)計(jì)人員有所幫助。

在國(guó)內(nèi)普通的無(wú)源石英晶振對(duì)于很多電子線路設(shè)計(jì)工程師來(lái)說(shuō)都很熟悉，甚至說(shuō)是簡(jiǎn)單了，對(duì)于很多晶振生產(chǎn)商來(lái)說(shuō)也是一樣的，無(wú)源石英晶振在國(guó)內(nèi)已經(jīng)沒(méi)有技術(shù)可言，那么有源晶振相對(duì)來(lái)說(shuō)就高了一個(gè)檔次了，所以在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)無(wú)源的石英晶振廠家非常的多，無(wú)論是生產(chǎn)DIP晶體系列，或者是說(shuō)生產(chǎn)貼片晶振系列。可以說(shuō)目前有點(diǎn)泛濫了，對(duì)于較高端的有源晶振來(lái)說(shuō)就比較神秘了，從表面技術(shù)層次來(lái)說(shuō)，有源晶振跟無(wú)源晶振無(wú)法就是一個(gè)帶電壓，一個(gè)不帶電壓，那有那么復(fù)雜嗎?實(shí)際上有源晶振它比你想象中的復(fù)雜多了，今天我們看日本京瓷晶振廠家的日本高級(jí)技術(shù)工程師來(lái)給我們大致講解下有源晶振的線路設(shè)計(jì)都有哪些難題，有哪些需要注意的，這些也許對(duì)你在線路設(shè)計(jì)中能起到幫助。

■EMI対策について
EMIは水晶発振回路の色々な部分から発生します。EMIの発生部分を明確にして発生を抑える対策をされた基板を設(shè)計(jì)することにより EMIレベルを低減することが可能となります。
對(duì)于EMI對(duì)策
EMI從石英晶體振蕩器電路的各個(gè)部分產(chǎn)生的。有可能通過(guò)該基板，其是抑制生成澄清的EMI的發(fā)生部的量度設(shè)計(jì)，以減少EMI水平。
1.EMIの発生部分①I(mǎi)C內(nèi)部
IC內(nèi)部からも EMIが発生します。
內(nèi)部EMI的產(chǎn)生一部分①I(mǎi)C
EMI也將從IC內(nèi)部發(fā)生
②基板パターン

ICと貼片晶振やコンデンサ等をつなぐ基板パターンが長(zhǎng)くなるとこの部分がアンテナとなりEMIレベルが増加しますが、インバータの OUT側(cè)②のパターンから多くの EMIが発生しています。図のようにIN、OUTのラインを平行に長(zhǎng)く引くと負(fù)性抵抗も減少するので好ましく有りません。
董事會(huì)格局
EMI水平這部分成為發(fā)生所述天線將增加連接的集成電路，晶體振蕩器和電容器等是長(zhǎng)基底圖案，但許多的EMI從OUT側(cè)②的反相器的圖案。在如圖所示，負(fù)阻和拉平行OUT的一個(gè)長(zhǎng)行不優(yōu)選具有由于減少了
③貼片晶振水晶振動(dòng)子
発振している水晶振動(dòng)子の電極には発振周波數(shù)の交流振幅が現(xiàn)われますが、発振段の IN側(cè)電極は一般的に正弦波に近い波形なのでEMIレベルはかなり低いのですが、OUT側(cè)では矩形波に近い波形で多くの高調(diào)波を含んでいて高いレベルの EMIを放射します。
④グランドライン
グランドラインのインピーダンスが高いとEMIレベルが増加します。
⑤電源ライン
通常電源ラインは交流的にグランドと同レベルです。電源ラインの交流インピーダンスが高くなると電源ラインが EMIを輻射するアンテナになってしまいます。
⑥出力ポートデータを出力するポートからも EMIが発生します。
石英晶體振蕩器
雖然石英晶體振蕩器的電極是振蕩會(huì)出現(xiàn)交替的振蕩頻率的電流幅度，EMI水平是但自振蕩器級(jí)的IN側(cè)電極是大致接近正弦波的波形，矩形OUT側(cè)相當(dāng)?shù)桶ㄒ恍┰诓ǜ浇ㄐ蔚闹C波排放大量的EMI。
④接地線
接地線的阻抗是高EMI水平將增加。
⑤電源線
正常電源線是交流電到地，并且在同一水平。當(dāng)電源線的AC阻抗是高電源線將成為輻射的EMI的天線。
EMI從端口輸出⑥輸出端口的數(shù)據(jù)產(chǎn)生
⑦電源

電源の出力自體にノイズが含まれると水晶発振回路や他の機(jī)能回路がノイズによって変調(diào)を受けてしまい、これらの回路から発生する EMIレベルが増加します。又、電源ラインのインピーダンスが高いと発振振幅が電源ラインに現(xiàn)われるため、電源ラインをアンテナとして EMIが輻射されてしまいます。
動(dòng)力
當(dāng)包括輸出本身由石英晶體振蕩電路和其他功能電路的意志的噪聲接收由噪聲調(diào)制的電源，從這些電路產(chǎn)生的EMI水平將增加。另外，由于電力線的阻抗的振幅是在電源線高出現(xiàn)，EMI和電源線作為天線將輻射
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2.EMI対策
C-MOSインバータを使ったピアース水晶発振回路の IN側(cè)の発振波形はサイン波若しくはサイン波に近い波形ですのでこの部分から発生する高調(diào)波は微小です。それに比べてインバータの OUT側(cè)の波形は矩形波又は歪を持った矩形波ですので多くの高調(diào)波成分を含みます。この部分に接続された基板パターンがアンテナとなり EMIとして空中に輻射されます。 EMI對(duì)策
使用的C-MOS倒相器皮爾斯晶體振蕩器電路的IN側(cè)的振動(dòng)波形，是因?yàn)樗墙咏鼜脑摬糠之a(chǎn)生的正弦波或正石英晶振弦波諧波的波形是非常小的。逆變器輸出相對(duì)于它的波形側(cè)含有大量的諧波成分，因?yàn)樗且粋€(gè)方波，方波或失真。連接到襯底圖案是在空氣中輻射作為電磁干擾成為天線在這部分

グランドパターン
①I(mǎi)C內(nèi)部から発生している EMI _IC基板のIC下部に面グランドを設(shè)けるとICの下側(cè)へ輻射される EMIを減少させる事が可能です。
大格局
的表面地對(duì)EMI IC基板的從內(nèi)部發(fā)生①I(mǎi)C集成電路底部提供能夠以減少EMI輻射到IC的低。
基板

②基板パターンから発生している EMI _{ループを作らないで}
右の図のように ICと水晶振動(dòng)子やコンデンサ等をつ_{末端はオープンにする}なぐ基板パターンがEMIを輻射するためのアンテナとならないように最短のパターン長(zhǎng)になるように基板を設(shè)計(jì)します。さらに発振部の信號(hào)パターン周辺をグランドパターンでシールドすることも効果がありますが、これらのパターン同士を接近させ過(guò)ぎると負(fù)性抵抗が減少してしまいますので基板パターン設(shè)計(jì)の際には注意が必要です。又、グランドパターンは矢印部分のように端を開(kāi)放し、決してループを作らないように設(shè)計(jì)する事が重要です。発振部の基板パターンの中では多くの EMIがインバータの OUT側(cè)に接続されたラインから発生しますので、このパターン長(zhǎng)を最短に設(shè)計(jì)する事が重要です。後述の「プリント基板の設(shè)計(jì)に関する御注意も合わせてご參照願(yuàn)います。インバータの IN側(cè)の波形は殆どの場(chǎng)合に正弦波ですので発生する EMIは低レベルです。基板パターンがOUT側(cè)より長(zhǎng)くなる事による EMIの増加量は OUT側(cè)のパターンを長(zhǎng)くした場(chǎng)合に比べてはるかに少ない量です。
不進(jìn)行已經(jīng)從基板圖案發(fā)生的EMI環(huán)
一個(gè)IC和京瓷石英晶振和電容器，并如圖所示在右端將設(shè)計(jì)所述襯底，以便納古板圖案以打開(kāi)最短模式長(zhǎng)度，以便不被用于輻射的EMI的天線等。還存在進(jìn)一步屏蔽在接地圖案振蕩器的信號(hào)圖案周邊，過(guò)多來(lái)近似這些模式彼此和負(fù)電阻會(huì)在基片的圖案設(shè)計(jì)的時(shí)間被減小，從而必須注意的效果。此外，接地圖案是打開(kāi)端如箭頭所示的部分，它設(shè)計(jì)從未以免創(chuàng)建一個(gè)循環(huán)是重要的。因?yàn)樵诳梢詮脑S多的EMI發(fā)生振蕩器的基板圖案是連接到逆變器的OUT側(cè)的線，就設(shè)計(jì)該圖案長(zhǎng)度最短是重要的。請(qǐng)參閱您的關(guān)注也契合了“印制電路板下的設(shè)計(jì)。EMI是中產(chǎn)生的波形側(cè)逆變器，因?yàn)樗窃诖蠖鄶?shù)情況下正弦波是一個(gè)較低的水平。董事會(huì)模式比OUT側(cè)長(zhǎng)增加引起EMI低得多的量小于在圖案的長(zhǎng)OUT側(cè)的情況下
発振回路へ発振部OUT側(cè)のパターンは最短にする
振蕩單元OUT側(cè)的圖案與振蕩電路是最短

③貼片晶振水晶振動(dòng)子から発生している EMI
金屬キャップが使われている SMD貼片晶振のCX-2520SB、CX-3225SB、KSX-23、CX-4025S、CX-96F、KSX-35、KSX-36、CX-91Fでは空き端子が水晶振動(dòng)子の內(nèi)部で金屬キャップに接続されているので、空き端子をグランドに接続すると水晶振動(dòng)子から電極のキャップに誘導(dǎo)されて空中に輻射されるEMIレベルを減少させる事が可能です。缶タイプ（リードタイプ）の水晶振動(dòng)子はキャップ全體に発振振幅が誘導(dǎo)されて現(xiàn)われ、EMIとして空中に輻射されます。水晶振動(dòng)子から空中に輻射される EMIレベルを減少させるには缶をグランドに接続するための金屬ジャケットが裝著された CX-49Lタイプをご利用願(yuàn)います。
個(gè)從所述石英晶體振蕩器產(chǎn)生③的EMI
SMD晶振金屬蓋是采用京瓷晶振CX-2520SB，CX-3225SB，KSX-23，CX-4025S，CX-96F，KSX-35，KSX-36，在CX-91F免費(fèi)終端晶體振蕩器內(nèi)部，因?yàn)樗贿B接到金屬蓋，有可能被連接時(shí)的自由終端到地中，以減少空氣中產(chǎn)生的EMI水平的電極的蓋的晶體振蕩器衍生。在可以輸入（鉛型）的晶體振蕩器似乎誘發(fā)振蕩幅度在整個(gè)帽，這將是在空氣中的EMI輻射。請(qǐng)用CX-49L型金屬套被安裝到可以連接到地面，以減少在從晶體振蕩器的空氣產(chǎn)生的EMI水平。
④グランドラインから発生している EMI

コンデンサのグランド側(cè)パターンの引き回しが細(xì)長(zhǎng)くなるとその部分がアンテナとなって EMIが輻射されるのでこれらも最短のパターン長(zhǎng)でグランドラインに接続されるように基板を設(shè)計(jì)しなければなりません。前記対策②をご參照願(yuàn)います。
EMI已經(jīng)從④接地線發(fā)生
你必須設(shè)計(jì)板，使它們的電容器的圖案的接地側(cè)的導(dǎo)線和被拉長(zhǎng)部分被連接到接地線也最短的模式長(zhǎng)度，因?yàn)镋MI成為天線輻射。這些措施②請(qǐng)參考。

石英水晶振動(dòng)子基板搭載上面図
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⑤電源ラインから発生している EMI
広い周波數(shù)帯で電源ラインのインピーダンスが高くならないように自己共振周波數(shù)の異なる數(shù)種類(lèi)の値のバイパスコンデンサを接続すると効果的です。通常は右の図のように水晶発振回路 ICの電源端子の側(cè)近に最短のパターン長(zhǎng)で CM、CT、CFシリーズ中の高誘電率系セラミックコンデンサをパスコンとして接続します。電源
個(gè)從所述電源線中產(chǎn)生的EMI⑤
有效是在連接多個(gè)自諧振頻率的值的不同的旁路電容器，使得電力線的阻抗不高在一個(gè)寬的頻帶。典型地連接以最短的圖案長(zhǎng)度與晶體振蕩電路IC的電源端子的隨從的CM所示向右，CT，在CF系列作為旁路電容器的高介電常數(shù)型陶瓷電容器。動(dòng)力

供給ラインの長(zhǎng)い基板ではこれらのコンデンサをセットにして複數(shù)箇所に接続すると非常に効果的です。1個(gè)の LSIで數(shù)種類(lèi)の電源電圧を必要とする場(chǎng)合はそれぞれにパスコンが必要です。低周波域のノイズに対しては數(shù)μF以上の容量値の電解コンデンサを併用しますが電源のレギュレータの出力端に大きな容量のコンデンサを接続するとレギュレータ IC自體が発振してしまう場(chǎng)合があるので注意が必要です。又、電源ラインから輻射される EMIを抑えるには KNHシリーズの EMIフィルターKNH21104や KNH21473をご使用されますと効果的です。
當(dāng)連接到多個(gè)位置的一組這些電容器是電源線的長(zhǎng)板是非常有效的。如果需要幾種電源電壓的LSI中的一個(gè)需要一個(gè)旁路電容，分別。請(qǐng)注意，在與你組合的低頻區(qū)域中，但調(diào)節(jié)器的大容量的和的功率到電容器穩(wěn)壓器IC本身連接到用于的在某些情況下噪聲的比幾μF多個(gè)電解電容器電容值的輸出端產(chǎn)生振蕩是必需的。此外，為了減少EMI，其從電源線輻射是和是有效的是使用KNH晶振系列的EMI濾波器KNH21104和KNH21473
⑥出力ポートから発生する EMI
データの形態(tài)によってはラインフィルターが使用できる場(chǎng)合も有りますが不可能な場(chǎng)合はポートやデータを伝送するパターンの周辺を上記②の方法で被い更に基板の反対側(cè)を面グランドパターンで被うと効果的です。使わないポート等は ICマニュアルに指示された適正なインピーダンスで終端します。
⑦電源から発生する EMI 直流電源発生回路から輻射される EMI低減するには電源回路を金屬カバー等でシールドすると効果的です。
⑥從輸出端口產(chǎn)生的EMI
當(dāng)覆蓋在圖案的周邊，但也有發(fā)送端口的情況下，并根據(jù)該數(shù)據(jù)的形式上的數(shù)據(jù)是不可能的是線路濾波器能在進(jìn)一步的表面接地圖案的相對(duì)側(cè)被使用，通過(guò)上述②的效果方法覆蓋的襯底這是具體的。使用不端口等應(yīng)在由IC手冊(cè)指示正確阻抗被終止。
⑦為了減少EMI從用于從電源產(chǎn)生的EMI直流電源生成電路輻射是有效的，當(dāng)電源電路與一個(gè)金屬蓋或類(lèi)似物屏蔽。
3.EMIを減少させる回路構(gòu)成と定數(shù)の選択（高調(diào)波を発生させないようにする為の対策）
振動(dòng)波形の形狀によって EMIの量やレベルが変化しますが、振動(dòng)波形がサイン波の場(chǎng)合に EMIが最も少なくなります。C-MOSインバータ石英水晶発振回路ではインバータの IN側(cè)の振動(dòng)波形はサイン波に近いのでこの端子から発生する EMIは少量です。しかし、OUT側(cè)には IN側(cè)のサイン波が反転増幅された矩形波が現(xiàn)われるので高調(diào)波が多く含まれます。次のような方法で OUT側(cè)の発振波形の歪を減少させ EMIの量を減少させる事が可能です。
的電路結(jié)構(gòu)和恒定的選擇，以減少3.EMI（措施以便不產(chǎn)生諧波）
由振動(dòng)波形的形狀的量和EMI的水平會(huì)有所改變，但振動(dòng)波形是至少EMI為在正弦波的情況下。 EMI在待從終端如此接近正弦波產(chǎn)生的逆變器的IN側(cè)的振動(dòng)波形在C-MOS反相器的晶體振蕩器電路是少量。然而，OUT側(cè)包含許多諧波，因?yàn)镮N側(cè)的方波正弦波反轉(zhuǎn)出現(xiàn)放大。減少OUT側(cè)的振蕩波形的失真以下面的方式，可以減少EMI的量。
① Rdや Rxを使用して C2に充放電される電荷量を減少させる。
これらの抵抗を使用する事により、発振回路の負(fù)性抵抗が減少し発振起動(dòng)時(shí)間が長(zhǎng)くなる変化が起こりますので、適正な値の抵抗値を選択すると共に回路検討によってご設(shè)計(jì)の目標(biāo)値を満足することを確認(rèn)しておく必要があります。
使用①Rd或Rx和減少電荷的量被充電和放電到C2。
通過(guò)使用這些電阻器，可以發(fā)生在負(fù)電阻降低振蕩的啟動(dòng)時(shí)間是在振蕩電路中不再改變，通過(guò)結(jié)合選擇適當(dāng)?shù)闹档碾娮柚悼紤]的電路滿足設(shè)計(jì)的目標(biāo)值你需要確認(rèn)你想。
②C2を C1に比べて極端に小さな値を使用します。例えば C1＝22pF、C2＝5pFのように OUT側(cè)の容量値を小さな値にするとOUT側(cè)の波形が矩形波からサイン波に近くなりますので EMIレベルが減少します。但し、OUT側(cè)のコンデンサの容量値を小さくし過(guò)ぎると振幅レベルも低下しますので、OUT側(cè)の振幅レベルが後段の回路を駆動(dòng)する為に十分な値で有る事を確認(rèn)しておく必要が有ります。
②C2它使用相對(duì)于C1中的非常小的值。例如，C1 =22pF的，OUT的C2 =波形端出來(lái)端和電容值來(lái)作為5pF的將接近從矩形波正弦波，因?yàn)镋MI水平會(huì)降低一個(gè)很小的值。但是，由于它也降低幅度水平太小電容器的OUT側(cè)的電容值，OUT側(cè)的必要振幅電平應(yīng)該確保有足夠的值，以驅(qū)動(dòng)后級(jí)的電路有你。

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