CN113392616B - 晶体振荡器的负载电容计算系统与负载电容计算方法 - Google Patents

晶体振荡器的负载电容计算系统与负载电容计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种晶体振荡器的负载电容计算系统与负载电容计算方法。所述计算系统包含一数据库、一操作接口、一处理模块、一指定晶体电容查找模块、一芯片引脚电容查找模块以及一电路板布线电容查找模块。所述计算方法是先提供操作接口供用户输入一晶体料号、一芯片料号、一电路板材料型号与一布线长度，然后指定晶体电容查找模块、芯片引脚电容查找模块以及电路板布线电容查找模块分别自数据库中查找得知一晶体电容值、一芯片引脚电容值以及一电路板布线电容值；最后，依据晶体电容值、芯片引脚电容值以及电路板布线电容值计算出一外接负载电容值。所述计算系统和方法能够快速且方便地计算出外接负载电容值。

Description

晶体振荡器的负载电容计算系统与负载电容计算方法
技术领域
本发明涉及一种计算系统与计算方法，特别是涉及一种晶体振荡器的负载电容计算系统与负载电容计算方法。
背景技术
一般来说，在电子电路中，通常都会使用晶体振荡器来同步作业，或者是作为频率的参考依据。其中，常见的晶体振荡器大都以石英等晶体为主，而晶体振荡器的自然频率往往取决于晶体的大小和裁切方式。
承上所述，晶体应用的选择通常需要考虑谐振频点、负载电容、激励功率、温度特性与长期稳定性，在这些因素中，又以负载电容最能直接影响到晶体振荡器的稳定性。在现有技术中，当用户想要计算出晶体振荡器所需的负载内容时，通常需要依据晶体料号与芯片料号去查找厂商所提供的数据，以得到晶体的容性负载值与IC引脚的电容值，然后还要依据电路板材料与布线长度所对应的设计方案来查找出PCB板布线电容值，最后再将晶体的容性负载值、IC引脚的电容值以及PCB板布线电容值代入相应的外接负载电容值的计算公式，以此来获得晶体振荡器所需的负载电容。然而，现有的电容参数查找方式大都仰赖人工的查找，非常的不便利，且查找到的参数也需要以人工的方式进行计算，造成使用者需要花费较多的时间与力气才能得知晶体振荡器所需的负载内容。
发明内容
有鉴于在现有技术中，当用户想要知道晶体振荡器所需的负载电容时，通常都是利用晶体料号、芯片料号、电路板材料型号与布线长度为基础去查找数据并比对出相关的电容参数，然后再进一步计算出所需电容值，因此非常的费时且耗工；基于此，本发明的主要目的在于提供一种晶体振荡器的负载电容计算系统与负载电容计算方法，以便快速地得知晶体振荡器所需的负载电容。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明的第一方面提供一种晶体振荡器的负载电容计算系统，包含：一数据库，储存有一指定晶体电容负载对照表、一芯片引脚电容对照表、一电路板布线电容对照表；一操作接口，供用户输入一晶体料号、一芯片料号、一电路板材料型号与一布线长度；一处理模块，电性连接于所述操作接口，用以依据所述晶体料号发送出一指定晶体电容查找信号，并依据所述芯片料号发送出一芯片引脚电容查找信号，以及依据所述电路板材料型号与所述布线长度发送出一电路板布线电容查找信号；一指定晶体电容查找模块，电性连接于所述处理模块与所述数据库，用以依据所述指定晶体电容查找信号自所述指定晶体电容负载对照表中查找出一对应于所述晶体料号的晶体电容值，并将所述晶体电容值传送至所述处理模块；一芯片引脚电容查找模块，电性连接于所述处理模块与所述数据库，用以依据所述芯片引脚电容查找信号自所述芯片引脚电容对照表中查找出一对应于所述芯片料号的芯片引脚电容值，并将所述芯片引脚电容值传送至所述处理模块；以及一电路板布线电容查找模块，电性连接于所述处理模块与所述数据库，用以依据所述电路板布线电容查找信号自所述电路板布线电容对照表中查找出一对应于所述电路板材料型号与所述布线长度的电路板布线电容值，并将所述电路板布线电容值传送至所述处理模块；其中，所述处理模块还依据所述晶体电容值、所述芯片引脚电容值以及所述电路板布线电容值计算出一外接负载电容值。
于所述第一方面的一实施例中，所述处理模块还包含一计算单元，所述计算单元内建有一负载电容计算公式，所述计算单元用以将所述晶体电容值、所述芯片引脚电容值以及所述电路板布线电容值代入所述负载电容计算公式而计算出所述外接负载电容值。
于所述第一方面的一实施例中，所述负载电容计算公式为Ce＝2*CL-(Ci+Cs)，Ce为所述外接负载电容值，CL为所述晶体电容值，Ci为所述芯片引脚电容值，Cs为所述电路板布线电容值。
于所述第一方面的一实施例中，所述指定晶体电容查找模块用以将所述晶体料号输入一指定晶体电容查找函数中，以自所述指定晶体电容负载对照表中查找出所述晶体电容值。
于所述第一方面的一实施例中，所述芯片引脚电容查找模块用以将所述芯片料号输入一芯片引脚电容查找函数中，以自所述芯片引脚电容对照表中查找出所述芯片引脚电容值。
于所述第一方面的一实施例中，所述电路板布线电容查找模块用以将所述电路板材料型号与所述布线长度输入一电路板布线电容查找函数中，以自所述电路板布线电容对照表中查找出所述电路板布线电容值。
本发明的第二方面提供一种晶体振荡器的负载电容计算方法，包含以下步骤：(A)提供一操作接口供用户输入一晶体料号、一芯片料号、一电路板材料型号与一布线长度；(B)依据所述晶体料号自一指定晶体电容负载对照表中查找出一晶体电容值，依据所述芯片料号自一芯片引脚电容对照表中查找出一芯片引脚电容值，依据所述电路板材料型号与所述布线长度自一电路板布线电容对照表中查找出一电路板布线电容值；以及(C)依据所述晶体电容值、所述芯片引脚电容值以及所述电路板布线电容值计算出一外接负载电容值。
于所述第二方面的一实施例中，步骤(B)利用一指定晶体电容查找模块将所述晶体料号输入一指定晶体电容查找函数中，以自所述指定晶体电容负载对照表中查找出所述晶体电容值。
于所述第二方面的一实施例中，步骤(B)利用一芯片引脚电容查找模块将所述芯片料号输入一芯片引脚电容查找函数中，以自所述芯片引脚电容对照表中查找出所述芯片引脚电容值。
于所述第二方面的一实施例中，步骤(B)利用一电路板布线电容查找模块将所述电路板材料型号与所述布线长度输入一电路板布线电容查找函数中，以自所述电路板布线电容对照表中查找出所述电路板布线电容值。
如上所述，本发明所提供的晶体振荡器的负载电容计算系统与负载电容计算方法，主要是提供操作接口供用户输入晶体料号、芯片料号、电路板材料型号与布线长度，然后再利用指定晶体电容查找模块依据晶体料号自指定晶体电容负载对照表中查找出晶体电容值，并利用芯片引脚电容查找模块依据芯片料号自芯片引脚电容对照表中查找出芯片引脚电容值，以及利用电路板布线电容查找模块依据电路板材料型号与布线长度自电路板布线电容对照表查找出电路板布线电容值，最后处理模块的计算单元将晶体电容值、芯片引脚电容值与电路板布线电容值分别代入负载电容计算公式，便可快速且方便地计算出外接负载电容值供用户参考。
本发明所采用的具体实施例，将通过以下实施例及图式作进一步说明。
附图说明
图1显示为本发明较佳实施例所提供的晶体振荡器的负载电容计算系统的系统方块图。
图2显示为本发明较佳实施例所提供的晶体振荡器的负载电容计算系统的步骤流程图。
元件标号说明
100 晶体振荡器的负载电容计算系统
1 数据库
11 指定晶体电容负载对照表
12 芯片引脚电容对照表
13 电路板布线电容对照表
2 操作接口
3 处理模块
31 计算单元
4 指定晶体电容查找模块
5 芯片引脚电容查找模块
6 电路板布线电容查找模块
具体实施方式
请参阅图1，图1显示为本发明较佳实施例所提供的晶体振荡器的负载电容计算系统的系统方块图。如图1所示，一种晶体振荡器的负载电容计算系统100包含一数据库1、一操作接口2、一处理模块3、一指定晶体电容查找模块4、一芯片引脚电容查找模块5以及一电路板布线电容查找模块6。
数据库1储存有一指定晶体电容负载对照表11、一芯片引脚电容对照表12、一电路板布线电容对照表13。其中，数据库1例如可以是储存于智能型手机、计算机主机、平板计算机或远程服务器中。
在本实施例中，指定晶体电容负载对照表11举例如下：
表1指定晶体电容负载对照表示例
晶体料号 晶体电容值(pf)
7W25000034 15
7W25000061 15
SSP025000FFCH-S 15
7W25000025 15
6N33000129 15
7W50000024 15
在本实施例中，芯片引脚电容对照表12举例如下：
表2芯片引脚电容对照表示例
芯片料号 芯片电容值(pf)
88E1514-A0-NNP2C000 5
USX2065-JZH-TR 2
在本实施例中，电路板布线电容对照表13举例如下：
表3电路板布线电容对照表示例
电路板材料型号 布线长度(mil) 电路板布线电容值(pf)
NPG-170D/RTF(H1) 500 1.75
NPG-170D/RTF(H1) 600 2.1
NPG-170D/RTF(H1) 700 2.45
NPG-170D/RTF(H1) 800 2.8
NPG-170D/RTF(H1) 900 3.15
NPG-170D/RTF(H1) 1000 3.5
NPG-170D/RTF(H1) 1100 3.85
NPG-170D/RTF(H1) 1200 4.2
操作接口2用以供用户输入一晶体料号、一芯片料号、一电路板材料型号与一布线长度。在本实施例中，上述的晶体料号、芯片料号与电路板材料型号是厂商提供的编号，但不限于此，在其他实施例中，也可以是使用者自定义的编号，通过此种方式，实际应用中同一物品有可能有两种以上的编号。此外，操作接口2例如是利用智能型手机、平板计算机或计算机主机来显示，且实际上所显示的画面是对应于晶体料号、芯片料号、电路板材料型号与布线长度设有多个输入格，以供用户输入晶体料号、芯片料号、电路板材料型号与布线长度。
处理模块3电性连接于操作接口2，用以依据晶体料号发送出一指定晶体电容查找信号(图中未示出)，并依据芯片料号发送出一芯片引脚电容查找信号(图中未示出)，以及依据电路板材料型号与布线长度发送出一电路板布线电容查找信号(图中未示出)。实际应用中，处理模块3例如是智能型手机、平板计算机或计算机主机中的运算模块。
指定晶体电容查找模块4电性连接于处理模块3与数据库1的指定晶体电容负载对照表11，用以依据指定晶体电容查找信号自指定晶体电容负载对照表11中查找出一对应于晶体料号的晶体电容值，并将晶体电容值传送至处理模块3。
在本实施例中，指定晶体电容查找模块4是将晶体料号输入一指定晶体电容查找函数中，以自指定晶体电容负载对照表11中查找出晶体电容值；其中，指定晶体电容查找函数例如是对应于指定晶体电容负载对照表11所建立的查找函数，可以依据所输入的晶体料号自指定晶体电容负载对照表11中，查找出对相对应的晶体电容值。
芯片引脚电容查找模块5电性连接于处理模块3与数据库1的芯片引脚电容对照表12，用以依据芯片引脚电容查找信号自芯片引脚电容对照表12中查找出一对应于芯片料号的芯片引脚电容值，并将芯片引脚电容值传送至处理模块3。
在本实施例中，芯片引脚电容查找模块5是将芯片料号输入一芯片引脚电容查找函数中，以自芯片引脚电容对照表12中查找出芯片引脚电容值；其中，芯片引脚电容查找函数例如是对应于芯片引脚电容对照表12所建立的查找函数，可以依据所输入的芯片料号自芯片引脚电容对照表12中，查找出对相对应的芯片引脚电容值。
电路板布线电容查找模块6电性连接于处理模块3与数据库1的电路板布线电容对照表13，用以依据电路板布线电容查找信号自电路板布线电容对照表13中查找出一对应于电路板材料型号与布线长度的电路板布线电容值。
在本实施例中，电路板布线电容查找模块6是将电路板材料型号与布线长度输入一电路板布线电容查找函数中，以自电路板布线电容对照表13中查找出电路板布线电容值；其中，电路板布线电容查找函数例如是对应于电路板布线电容对照表13所建立的查找函数，可以依据所输入的电路板材料型号与布线长度自电路板布线电容对照表13中，查找出对相对应的电路板布线电容值。
承上所述，处理模块3在本实施例中还包含一计算单元31，计算单元31内建有一负载电容计算公式Ce＝2*CL–(Ci+Cs)；其中，Ce为外接负载电容值(External LoadCapacitor Value)，CL为指定的晶体的容性负载(Specified Crystal Capacitive Load)，Ci为IC引脚的电容(IC pin Capacitance)，Cs为PCB板上布线的电容，包括晶体焊盘的电容(PCB Trace Capacitance(include crystal pad capacitance))。具体地，计算单元31会将指定晶体电容查找模块4所回传的晶体电容值代入CL，并将芯片引脚电容查找模块5所回传的芯片引脚电容值代入Ci，以及将电路板布线电容查找模块6所回传的电路板布线电容值代入Cs；通过此种方式，计算单元31利用上述负载电容计算公式所计算出的Ce即为一外接负载电容值。举例而言，当用户在操作接口2所输入的晶体料号、芯片料号、电路板材料型号与布线长度分别为7W25000061、USX2065-JZH-TR、NPG-170D/RTF(H1)与800时，指定晶体电容查找模块4、芯片引脚电容查找模块5以及电路板布线电容查找模块6会分别查找出15pf、2pf、2.8pf，而计算单元31计算出的外接负载电容值Ce＝2*15–(2+2.8)，即外接负载电容值为25.2pf。
此外，上述指定晶体电容查找模块4、芯片引脚电容查找模块5与电路板布线电容查找模块6所使用的查找函数例如可以是EXCEL中的VLOOKUP函数。
请继续参阅图2，图2显示为本发明较佳实施例所提供的晶体振荡器的负载电容计算系统的步骤流程图。如图1与图2所示，在上述晶体振荡器的负载电容计算系统100的基础下，本实施例的一种晶体振荡器的负载电容计算方法包含以下步骤S101至步骤S103。
首先，步骤S101是提供一操作接口2供用户输入一晶体料号、一芯片料号、一电路板材料型号与一布线长度。
步骤S102是依据晶体料号自一指定晶体电容负载对照表11中查找出一晶体电容值，依据芯片料号自一芯片引脚电容对照表12中查找出一芯片引脚电容值，依据电路板材料型号与布线长度自一电路板布线电容对照表13中查找出一电路板布线电容值。
承上所述，在本实施例中，步骤S102是利用指定晶体电容查找模块4将晶体料号输入一指定晶体电容查找函数中，以依据晶体料号自指定晶体电容负载对照表11中查找出晶体电容值，并利用芯片引脚电容查找模块5将芯片料号输入一芯片引脚电容查找函数中，以依据芯片料号自芯片引脚电容对照表12中查找出芯片引脚电容值；此外，步骤S102还利用电路板布线电容查找模块6将电路板材料型号与布线长度输入一电路板布线电容查找函数中，以依据电路板材料型号与布线长度自电路板布线电容对照表13中查找出电路板布线电容值。
最后，步骤S103是依据晶体电容值、芯片引脚电容值以及电路板布线电容值计算出一外接负载电容值。
综上所述，在现有技术中，用户若想得知晶体振荡器所需的负载电容为何时，往往需要利用晶体料号、芯片料号、电路板材料型号与布线长度为基础，手动的去查找数据并比对出相关的电容参数，然后再进一步计算出所需电容值，因此非常的费时且耗工；相较于此，本发明所提供的晶体振荡器的负载电容计算系统与负载电容计算方法，主要是提供操作接口供用户输入晶体料号、芯片料号、电路板材料型号与布线长度，然后再利用指定晶体电容查找模块依据晶体料号自指定晶体电容负载对照表中查找出晶体电容值，并利用芯片引脚电容查找模块依据芯片料号自芯片引脚电容对照表中查找出芯片引脚电容值，以及利用电路板布线电容查找模块依据电路板材料型号与布线长度自电路板布线电容对照表查找出电路板布线电容值，最后处理模块的计算单元还将晶体电容值、芯片引脚电容值与电路板布线电容值分别代入负载电容计算公式，便可快速且方便地计算出外接负载电容值供用户参考。
以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的变形于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。

Claims (8)

1.一种晶体振荡器的负载电容计算系统，其特征在于，包含：
一数据库，储存有一指定晶体电容负载对照表、一芯片引脚电容对照表、一电路板布线电容对照表；
一操作接口，供用户输入一晶体料号、一芯片料号、一电路板材料型号与一布线长度；
一处理模块，电性连接于所述操作接口，用以依据所述晶体料号发送出一指定晶体电容查找信号，并依据所述芯片料号发送出一芯片引脚电容查找信号，以及依据所述电路板材料型号与所述布线长度发送出一电路板布线电容查找信号；
一指定晶体电容查找模块，电性连接于所述处理模块与所述数据库，用以依据所述指定晶体电容查找信号自所述指定晶体电容负载对照表中查找出一对应于所述晶体料号的晶体电容值，并将所述晶体电容值传送至所述处理模块；
一芯片引脚电容查找模块，电性连接于所述处理模块与所述数据库，用以依据所述芯片引脚电容查找信号自所述芯片引脚电容对照表中查找出一对应于所述芯片料号的芯片引脚电容值，并将所述芯片引脚电容值传送至所述处理模块；以及
一电路板布线电容查找模块，电性连接于所述处理模块与所述数据库，用以依据所述电路板布线电容查找信号自所述电路板布线电容对照表中查找出一对应于所述电路板材料型号与所述布线长度的电路板布线电容值，并将所述电路板布线电容值传送至所述处理模块；
其中，所述处理模块还依据所述晶体电容值、所述芯片引脚电容值以及所述电路板布线电容值计算出一外接负载电容值；所述处理模块还包含一计算单元，所述计算单元内建有一负载电容计算公式，所述计算单元用以将所述晶体电容值、所述芯片引脚电容值以及所述电路板布线电容值代入所述负载电容计算公式而计算出所述外接负载电容值；其中，所述负载电容计算公式为Ce＝2*CL-(Ci+Cs)，Ce为所述外接负载电容值，CL为所述晶体电容值，Ci为所述芯片引脚电容值，Cs为所述电路板布线电容值。
2.根据权利要求1所述的晶体振荡器的负载电容计算系统，其特征在于：所述指定晶体电容查找模块用以将所述晶体料号输入一指定晶体电容查找函数中，以自所述指定晶体电容负载对照表中查找出所述晶体电容值。
3.根据权利要求1所述的晶体振荡器的负载电容计算系统，其特征在于：所述芯片引脚电容查找模块用以将所述芯片料号输入一芯片引脚电容查找函数中，以自所述芯片引脚电容对照表中查找出所述芯片引脚电容值。
4.根据权利要求1所述的晶体振荡器的负载电容计算系统，其特征在于：所述电路板布线电容查找模块用以将所述电路板材料型号与所述布线长度输入一电路板布线电容查找函数中，以自所述电路板布线电容对照表中查找出所述电路板布线电容值。
5.一种晶体振荡器的负载电容计算方法，其特征在于，包含以下步骤：
(A)提供一操作接口供用户输入一晶体料号、一芯片料号、一电路板材料型号与一布线长度；
(B)依据所述晶体料号自一指定晶体电容负载对照表中查找出一晶体电容值，依据所述芯片料号自一芯片引脚电容对照表中查找出一芯片引脚电容值，依据所述电路板材料型号与所述布线长度自一电路板布线电容对照表中查找出一电路板布线电容值；以及
(C)依据所述晶体电容值、所述芯片引脚电容值以及所述电路板布线电容值计算出一外接负载电容值；其中，所述负载电容计算公式为Ce＝2*CL-(Ci+Cs)，Ce为所述外接负载电容值，CL为所述晶体电容值，Ci为所述芯片引脚电容值，Cs为所述电路板布线电容值。
6.根据权利要求5所述的晶体振荡器的负载电容计算方法，其特征在于：步骤(B)利用一指定晶体电容查找模块将所述晶体料号输入一指定晶体电容查找函数中，以自所述指定晶体电容负载对照表中查找出所述晶体电容值。
7.根据权利要求5所述的晶体振荡器的负载电容计算方法，其特征在于：步骤(B)利用一芯片引脚电容查找模块将所述芯片料号输入一芯片引脚电容查找函数中，以自所述芯片引脚电容对照表中查找出所述芯片引脚电容值。
8.根据权利要求5所述的晶体振荡器的负载电容计算方法，其特征在于：步骤(B)利用一电路板布线电容查找模块将所述电路板材料型号与所述布线长度输入一电路板布线电容查找函数中，以自所述电路板布线电容对照表中查找出所述电路板布线电容值。
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