CN203434934U - 一种扩展的晶体振荡时钟电路及电路板和移动终端 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种扩展的晶体振荡时钟电路及电路板和移动终端，包括晶体振荡器和两个扩展电容，在所述晶体振荡器中设置有晶体元件，所述晶体元件的两端各自通过一个所述的扩展电容接地。本实用新型的晶体振荡电路在现有晶体振荡器电路的基础上增设两个扩展电容，通过调节两个扩展电容的电容值，可以进一步扩大由此构成的晶体振荡时钟电路的振荡频率调节范围，以适应更多的主芯片，满足主芯片的匹配要求，缩短项目开发过程中为寻找新部品所占用的时间，在晶体部品选型、负载电容参数配置、振荡频率调整范围等方面都有益处，尤其适合应用在手机等移动终端产品的电路设计中。
Description
技术领域
本实用新型属于晶振电路技术领域，具体地说，是涉及一种晶体振荡时钟电路的扩展设计。
背景技术
晶体振荡器是电子设备中广为应用的时钟来源，由于晶体元件的价格相对低廉，目前的制造工艺也很成熟，加工精度控制较好，因而在当前的产品设计中愈加普及。例如，在手机产品中，晶体振荡电路作为时钟源有取代成本相对较高的TCXO（TCXO是通过附加的温度补偿电路使由周围温度变化产生的振荡频率变化量削减的一种石英晶体振荡器）方案的趋势。
晶体元件是整个晶体振荡电路的核心部件，晶体元件在电路中具有感抗的电性能，可通过与容性电路配合构成并联谐振电路，参见图1所示，通过封装，形成晶体振荡器。整个晶体振荡器的振荡频率范围是由晶体振荡器中的两个电容C1、C2的电容值变化范围决定的。由于现实制作工艺上，电容C1和C2的电容值大小及其变化范围是有限的，在实际项目应用中，若要寻找与主芯片（需要接收晶振时钟信号的集成芯片）的要求完全匹配的晶体振荡器，需要占用较长的时间周期，而且新部品的批量品质、价格、供货情况也是必须要考虑的因素。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种扩展的晶体振荡时钟电路，以进一步扩大晶体振荡器的频率调节范围。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
一种扩展的晶体振荡时钟电路，包括晶体振荡器和两个扩展电容，在所述晶体振荡器中设置有晶体元件，所述晶体元件的两端各自通过一个所述的扩展电容接地。
作为所述晶体振荡器的一种优选电路组建方式，在所述晶体振荡器中还设置有两个基本电容、两个电阻和一个反相器，所述晶体元件与第一电阻串联后，与第二电阻相并联；所述反相器并联在第二电阻的两端，反相器的输入端和输出端各自通过一个基本电容接地。
为了对所述晶体振荡器的振荡频率范围实现调节，选择所述的两个基本电容均为可调电容器。
基于上述扩展的晶体振荡时钟电路，本实用新型还提供了一种采用所述晶体振荡时钟电路设计的移动终端，包括要求接收时钟信号的主芯片以及产生所述时钟信号的时钟电路；其中，在所述时钟电路中设置有晶体振荡器和两个扩展电容，在所述晶体振荡器中设置有晶体元件，所述晶体元件的两端各自通过一个所述的扩展电容接地。
优选的，所述的两个扩展电容的电容值在2~10pF的范围内。
进一步的，所述主芯片为基带芯片，构成所述晶体振荡器的晶体元件设置在基带芯片的外部，连接基带芯片的晶振引脚，其余部件集成在所述的基带芯片中。
此外，基于上述扩展的晶体振荡时钟电路的设计思想，本实用新型还提出了一种基于所述晶体振荡时钟电路的电路板，在所述电路板上设置有要求接收时钟信号的主芯片以及产生所述时钟信号的时钟电路；在所述时钟电路中设置有晶体振荡器，在所述晶体振荡器中设置有晶体元件，所述晶体元件的两端各自通过一路扩展电容接地。
为了实现所述晶体元件在电路板上的选择性连接，在所述电路板上设置有用于焊接所述扩展电容的焊盘，两组焊盘的一端接地，另一端分别与所述晶体元件的两端一一对应连接。
优选的，所述晶体元件设置在主芯片的外部，连接主芯片的晶振引脚，构成所述晶体振荡器的其余部件集成在所述的主芯片中。
基于上述电路板设计，本实用新型还提出了一种采用所述电路板设计的移动终端，在所述移动终端的内部设置有电路板，在所述电路板上设置有要求接收时钟信号的主芯片以及产生所述时钟信号的时钟电路；在所述时钟电路中设置有晶体振荡器，在所述晶体振荡器中设置有晶体元件，所述晶体元件的两端各自通过一路扩展电容接地。
优选的，所述的两个扩展电容的电容值在2~10pF的范围内，由此可以为移动终端电路提供其最常使用的19.2MHz、26MHz的晶体振荡频率。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的晶体振荡电路在现有晶体振荡器电路的基础上增设两个扩展电容，通过调节两个扩展电容的电容值，可以进一步扩大由此构成的晶体振荡时钟电路的振荡频率调节范围，以适应更多的主芯片，满足主芯片的匹配要求，缩短项目开发过程中为寻找新部品所占用的时间，在晶体部品选型、负载电容参数配置、振荡频率调整范围等方面都有益处。将所述电路扩展设计方式应用在手机等移动终端产品的电路设计中，不仅可以缩短产品的开发周期，而且在软件频率校准方面还没有调试通畅的情况下，可以通过调整两个扩展电容的电容值，使振荡电路的振荡频率校准到预期值，实现硬件途径的频率校准。
结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其它特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是晶体振荡器的一种实施例的电路原理图；
图2是本实用新型所提出的扩展的晶体振荡时钟电路的一种实施例的电路原理图；
图3是本实用新型所提出的扩展的晶体振荡时钟电路的另外一种实施例的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细地描述。
本实施例为了扩大晶体振荡器的振荡频率调整范围，对现有的晶体振荡器电路进行扩展设计，通过在晶体振荡器中晶体元件的两端进一步增设两个扩展电容，通过调整两个扩展电容的电容值，以实现对整个晶体振荡时钟电路整体振荡频率的宽范围调节。
本实施例的晶体振荡器优选采用如图1所示的电路结构，包括一个晶体元件X1、两个电阻R1、Rf、一个反相器U1和两个电容C1、C2。为区别于增设的扩展电容，本实施例将晶体振荡器中的两个电容C1、C2称之为基本电容C1、C2。将晶体元件X1与第一电阻R1相串联，在所形成的串联支路的两端分别并联第二电阻Rf和反相器U1，将反相器U1的输入端通过基本电容C1接地，反相器U1的输出端通过基本电容C2接地。由此构成的晶体振荡器的振荡频率为：
其中，L为晶体元件X1的等效电感，
为晶体并联谐振电路的等效负载电容，
为晶体元件X1的引脚等效出的旁路电容。在晶体振荡器中，晶体元件X1的等效电感L为定值（每一个具体的晶体元件X1都有相应固定的L值），同样也是定值。因此，通过上面的计算公式可以得出：晶体振荡器的振荡频率只与等效负载电容相关。当
的数值发生变化时，整个晶体振荡器的谐振频率随即发生变化，其中，，是PCB板上的寄生电容，典型值为5pF。因此，通过调节两个基本电容C1、C2的电容值，即可实现对整个晶体振荡器的输出频率的调节。
在晶体振荡器中，将两个基本电容C1、C2设计成电可调容值的形式，例如采用可调电容器作为所述的基本电容C1、C2，由两个可调电容器C1、C2的容值变化范围决定整个晶体振荡器的振荡频率调整范围。由于可调电容器的容值变化范围是有限的，通常只能在某一小范围内调整，因此仅通过调整可调电容器C1、C2的电容值来获得的振荡频率，经常会出现不能满足电路板上主芯片接收要求的情况。并且，对于目前的某些主芯片来说，经常会在其内部集成晶体振荡器中的某些部件，例如将晶体振荡器中的两个电阻R1、Rf、两个基本电容C1、C2和反相器U1集成在主芯片内部，这样在系统电路设计时，只需在主芯片的晶振引脚上外接晶体元件X1，即可完成晶振电路的布设。当采用这种主芯片时，为了得到主芯片所需要的频率，晶体元件X1的规格必须确定，因此主芯片规格书中一般都标明所使用的晶体元件的负载电容值为多少，即基本电容C1、C2合并作用后的等效电容值为多少。
在实际项目应用中，常用且价格低廉的晶体型号，其构成的晶振电路的振荡频率可能适合使用需要，但其所标称的负载电容值与主芯片自身等效出的负载电容值可能不相符，如果硬性直接连接，会导致晶体振荡电路的整体频率的可调节范围变窄，振荡波形幅度异常，甚至振荡频率不稳定或不能起振等情况。如果寻找负载电容值与主芯片要求完全匹配的晶体元件，从系统匹配和稳定性角度看固然最好，但现实项目开发过程中新部品寻找需要占用时间周期，新部品批量品质、价格、供货情况也是必须要考虑的因素。
为解决上述问题，本实施例对晶体振荡电路进行扩展设计，在现有晶体振荡器电路组建形式的基础上，进一步增设两个用于频率扩展的电容器件C3、C4，分别连接在晶体元件X1的两端，以实现对整个晶振时钟电路振荡频率调整范围的扩展。在本实施例中，将所述的两个电容器件C3、C4称之为扩展电容，将其中一个扩展电容C3连接在晶体元件X1的一端与地之间，将另一个扩展电容C4连接在晶体元件X1的另一端与地之间，参见图2、图3所示。对于集成有晶体振荡器中电阻R1、Rf、基本电容C1、C2和反相器U1的主芯片来说，例如手机等移动终端内部所使用的某些高集成度的基带芯片等，可以直接在所述主芯片（如基带芯片）的两个晶振引脚之间连接所述的晶体元件X1，并在所述晶体元件X1的两端分别连接一个扩展电容C3、C4，使晶体元件X1的两端分别通过扩展电容C3、C4接地，参见图3所示。通过对电路进行这种扩展设计，当所选用的晶体元件X1的负载电容值与主芯片端的要求不完全匹配，但偏差不大时，可以通过调节两个扩展电容C3、C4的电容值，来改变晶体整个等效负载电容值的范围，使之与晶体自身的规格相匹配。在手机等移动终端产品的电路设计中，所使用的晶体振荡频率以19.2MHz、26MHz最为常见，在这样的频率上，选择电容值在2～10pF范围的扩展电容C3、C4进行系统电路的具体设计，即能满足整个产品的设计需要。
当然，对于没有集成晶体振荡器中任何部件的主芯片来说，可以直接将传统晶体振荡器所对应的晶振电路设计在电路板上，并与电路板上的主芯片相连接，在晶振电路中晶体元件X1的两端进一步连接两个扩展电容C3、C4，如图2所示，通过所述扩展电容C3、C4扩展整个晶振时钟电路的频率调整范围，以满足主芯片对时钟频率的接收要求，为主芯片提供其所需的时钟信号。
考虑到在电路板的具体设计过程中，对于布设在电路板上的主芯片和晶体振荡器（对于集成有晶体振荡器中部分器件的主芯片来说，所述的晶体振荡器可以具体指代其中的晶体元件X1）来说，可能通过晶体振荡器产生的振荡频率已经符合主芯片的要求（或者晶体的负载电容值与主芯片自身等效出的负载电容值相符），此时无需在电路板上增设扩展电容C3、C4；而对于晶体振荡器自身不能满足主芯片要求的情况，则又需要在电路板上进行本实施例所提出的电路扩展设计。为了提高电路板的兼容性，本实施例将要求接收时钟信号的主芯片以及产生所述时钟信号的时钟电路中的晶体振荡器所对应的电子线路直接布设在电路板上，而将两个扩展电容C3、C4选择性地连接在电路板上，以满足不同电路板的不同设计要求。
具体来讲，可以在电路板上布设两组焊盘H1/H2、H3/H4，参见图2、图3所示，将其中一组焊盘的一端H1连接晶体元件X1的一端，将该组焊盘的另一端H2接地；同理，对于另外一组焊盘，可以将其一端H3连接晶体元件X1的另一端，将该组焊盘的另一端H4接地。当无需对晶体振荡器电路进行频率扩展时，可以不将扩展电容C3、C4焊接在电路板上；而当需要对晶体振荡器电路进行频率扩展设计时，则可以将扩展电容C3的两个管脚焊接到第一组焊盘H1、H2上，将扩展电容C4的两个管脚焊接到第二组焊盘H3、H4上，通过调节两个扩展电容C3、C4的电容值，实现对时钟电路振动频率的进一步调节。
当然，也可以将两个扩展电容C3、C4直接布设在电路板上，并且将两个扩展电容C3、C4的一端连接系统地，另一端通过选通器件分别对应连接晶体元件X1的两端，通过设置选通器件连通或者断开，以实现将两个扩展电容C3、C4接入时钟电路或者从时钟电路中脱离出来，满足不同主芯片的配置要求。由此，同样可以实现电路板的兼容性设计。
将本实施例所提出的晶振时钟电路的扩展设计方式应用到目前的手机等移动终端产品的电路设计中，还有另外一个优点，即在软件频率校准方面还没有调试通畅的情况下，可以通过调整两个扩展电容C3、C4的电容值，使振荡电路的振荡频率校准到预期值，实现硬件途径的频率校准。
举例说明：在移动终端的WIFI单元调试初期，软件方面无法实现频率校准，直接测量频率偏差太大，导致整个WIFI单元无法正常工作。通过采用调整扩展电容C3、C4容值的方法，使得整个振荡电路的频率达到了预期值，保证了项目的开发进程。
当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种扩展的晶体振荡时钟电路，其特征在于：包括晶体振荡器和两个扩展电容，在所述晶体振荡器中设置有晶体元件，所述晶体元件的两端各自通过一个所述的扩展电容接地。
2.根据权利要求1所述的扩展的晶体振荡时钟电路，其特征在于：在所述晶体振荡器中还设置有两个基本电容、两个电阻和一个反相器，所述晶体元件与第一电阻串联后，与第二电阻相并联；所述反相器并联在第二电阻的两端，反相器的输入端和输出端各自通过一个基本电容接地。
3.根据权利要求2所述的扩展的晶体振荡时钟电路，其特征在于：所述的两个基本电容均为可调电容器。
4.一种移动终端，包括要求接收时钟信号的主芯片以及产生所述时钟信号的时钟电路；其特征在于：所述时钟电路是如权利要求1至3中任一项权利要求所述的扩展的晶体振荡时钟电路。
5.根据权利要求4所述的移动终端，其特征在于：所述的两个扩展电容的电容值在2~10pF的范围内。
6.根据权利要求4所述的移动终端，其特征在于：所述主芯片为基带芯片，构成所述晶体振荡器的晶体元件设置在基带芯片的外部，连接基带芯片的晶振引脚，其余部件集成在所述的基带芯片中。
7.一种电路板，在所述电路板上设置有要求接收时钟信号的主芯片以及产生所述时钟信号的时钟电路，其特征在于：在所述时钟电路中设置有晶体振荡器，在所述晶体振荡器中设置有晶体元件，所述晶体元件的两端各自通过一路扩展电容接地。
8.根据权利要求7所述的电路板，其特征在于：在所述电路板上设置有用于焊接所述扩展电容的焊盘，两组焊盘的一端接地，另一端分别与所述晶体元件的两端一一对应连接。
9.根据权利要求7或8所述的电路板，其特征在于：所述晶体元件设置在主芯片的外部，连接主芯片的晶振引脚，构成所述晶体振荡器的其余部件集成在所述的主芯片中。
10.一种移动终端，其特征在于：在所述移动终端的内部设置有如权利要求7至9中任一项权利要求所述的电路板。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN105915180A (zh) * | 2016-04-05 | 2016-08-31 | 浪潮电子信息产业股份有限公司 | 一种谐振电路的参数确定方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN106160761A (zh) * | 2015-03-31 | 2016-11-23 | 联想(北京)有限公司 | 一种频率校准方法及电子设备 |
| CN106160761B (zh) * | 2015-03-31 | 2019-01-15 | 联想(北京)有限公司 | 一种频率校准方法及电子设备 |
| CN105915180A (zh) * | 2016-04-05 | 2016-08-31 | 浪潮电子信息产业股份有限公司 | 一种谐振电路的参数确定方法 |
| CN113392616A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-09-14 | 英业达科技有限公司 | 晶体振荡器的负载电容计算系统与负载电容计算方法 |
| CN113392616B (zh) * | 2021-06-16 | 2023-03-14 | 英业达科技有限公司 | 晶体振荡器的负载电容计算系统与负载电容计算方法 |
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