原创
手机晶振
2009-11-24 10:56
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分类:
智能手机
众所周知所有的实时系统都需要在每一个时钟周期去执行程序代码,而这个时钟周期就由晶振产生。在手机中一般至少有2个晶振,一个是32.768K的RTC晶振(crystal),一个是26M基准时钟晶振(oscillator)。当然这两种晶振的原理也各不相同。
晶体振荡器分为无源晶振和有源晶振两种类型。无源晶振与有源晶振的英文名称不同,无源晶振为crystal(晶体),而有源晶振则叫做 oscillator(振荡器)。无源晶振是有2个引脚的无极性元件,需要借助于时钟电路才能产生振荡信号,自身无法振荡起来,所以“无源晶振”这个说法并不准确;有源晶振有4只引脚,是一个完整的振荡器,其中除了石英晶体外,还有晶体管和阻容元件,因此体积较大。
手机中32.768K的RTC晶振一般都使用crystal,简单的说就是一块石英晶体,它需要外加振荡电路。石英晶体之所以能作为振荡器使用,是基于它的压电效应:在晶片的两个极上加一电场,会使晶体产生机械变形;在石英晶片上加上交变电压,晶体就会产生机械振动,同时机械变形振动又会产生交变电场,虽然这种交变电场的电压极其微弱,但其振动频率是十分稳定的。当外加交变电压的频率与晶片的固有频率(由晶片的尺寸和形状决定)相等时,机械振动的幅度将急剧增加,这种现象称为“压电谐振”。RTC振荡电路如下图:
INV为反相器,RF为内部反馈电阻,它使反相器工作在线性区,获得增益,RF和INV等同于一个高增益放大器。Rext为外部限流电阻,Cl1和Cl2为外部负载电容。一般的晶振的负载电容为15p或12.5p ,如果再考虑元件引脚的等效输入电容,则两个22p的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择。
手机中的基准时钟电路比较复杂,一般是带AFC的温度补偿型压控有源晶振(VCTCXO)。它是一种26M的专用VCO组件,它将26MHz的晶体及变容二极管、电阻电容等构成的26MHz振荡电路封装在一个屏蔽盒内,组件本身就是一个完整的晶振振荡电路,可以直接输出26MHz时钟信号。它可以通过AFC微调使得频率更加精准。一般手机校准频偏时,是在某个信道上发射功率,用频谱仪检测天线口的频率与信道标准频率比较偏差,然后由BB发送AFC信号来控制微调VCTCXO的频率,使得发送端的频率满足协议要求的偏差。
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