CN204258753U - 一种基于厚膜电阻的高精度耐高过载时钟电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于厚膜电阻的高精度耐高过载时钟电路，包括连续可调的厚膜电阻、退耦电容、可编程振荡器、电源；所述厚膜电阻的一端与电源连接，另一端与可编程振荡器的频率设置端连接；所述退耦电容的一端接电源，另一端接地；所述可编程振荡器的电源端与所述电源连接，接地端与退耦电容、地共连，频率设置端与所述厚膜电阻连接，分频端与三态分频器连接，输出端作为时钟电路的输出；对电路加电时，由频率测量设备监测可编程振荡器的输出端输出状态，由激光调阻机对厚膜电阻进行阻值调整。电路体积小，构简单，容易实现；输出频率可调整，可多次调整且精度极高；由于没是用石英原器件，抗过载能力极强。
Description
技术领域
本实用新型涉及可输出高精度、任意频率(1khz～30Mhz范围内)的耐高过载混合集成电路，特别是一种体积小和结构简单、输出频率可调整、输出频率精度高的混合集成电路，属于电子技术领域。
背景技术
晶振全称为晶体振荡器，其作用在于产生原始的时钟频率，这个频率经过频率发生器的放大或缩小后就成了各种不同的总线频率。晶振是一种机电器件，是用电损耗很小的石英晶体经精密切割磨削并镀上电极焊上引线做成。这种晶体有一个很重要的特性，如果给它通电，它就会产生机械振荡，反之，如果给它机械力，它又会产生电。他们有一个很重要的特点，其振荡频率与他们的形状、材料、切割方向等密切相关。由于石英晶体化学性能非常稳定，热膨胀系数非常小，其振荡频率也非常稳定，由于控制几何尺寸可以做到很精密，因此，其谐振频率也很准确。根据石英晶体的机电效应，我们可以把它等效为一个电磁振荡回路，即谐振回路。他们的机电效应是机-电-机-电..的不断转换，由电感和电容组成的谐振回路是电场-磁场的不断转换。在电路中的应用实际上是把它当作一个高Q值的电磁谐振回路。由于石英晶体的损耗非常小，即Q值非常高，做振荡器用时，可以产生非常稳定的振荡，作滤波器用，可以获得非常稳定和陡削的带通或带阻曲线。
由于晶振机械结构和原理决定了晶振存在一些不可避免的缺陷，如受环境影响大、过载能力不好、频率点相对固定。
高强度的振动或冲击会给振荡器带来问题。除了可能产生物理损坏，振动或冲击可在某些频率下引起错误的动作。这些外部感应的扰动会产生频率跳动、增加噪声份量以及间歇性振荡器失效。
对于要求特殊EMI兼容的应用，EMI是另一个要优先考虑的问题。除了采用合适的PC母板布局技术，重要的是选择可提供辐射量最小的时钟振荡器。一般 来说，具有较慢上升/下降时间的振荡器呈现较好的EMI特性。
现阶段常用频点：
4.096 5 5.12 6.4 8.192 9.8304 10 10.23 10.24 12 12.813 15.36 15.6 16.38 16.384 19.44 20 30.72 32.768 36.864 38.88 40 40.545 51.2 58.078 65 73.6 77.76 80 100 107.374 120 131.04 160，例如需使用非常用频点频率的晶振，大批量可通过找特定厂家定制，小批量基本很难找到解决办法。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种体积小、结构简单、可输出高精度、任意频率(1khz～30Mhz范围内)的耐高过载混合集成时钟电路。
实现本实用新型目的的技术解决方案是：
一种基于厚膜电阻的高精度耐高过载时钟电路，其特征是，包括阻值连续可调的厚膜电阻、退耦电容、可编程振荡器、电源；
所述厚膜电阻的一端与电源连接，另一端与可编程振荡器的频率设置端连接；
所述退耦电容的一端接电源，另一端接地；
所述可编程振荡器的电源端与所述电源连接，接地端与退耦电容、地共连，频率设置端与所述厚膜电阻连接，分频端与三态分频器连接，输出端作为时钟电路的输出；
对电路加电时，由频率测量设备监测可编程振荡器的输出端输出状态，由激光调阻机对厚膜电阻进行阻值调整。
所述可编程振荡器为LTC1799振荡器。
厚膜电阻RSET阻值：
RSET＝104·10MHz/Nfosc
其中，N为分频比，取1、10或100；fosc是LTC1799主控振荡器输出频率。
三态分频器用于选择可编程振荡器的输出是直接输出、经过10分频输出还是经过100分频输出。
本实用新型的原理是：
本实用新型使用通过调整厚膜电阻调整可编程振荡器输出频率方式，为设计准确的方波频率参考源提供一种很好的设计思路。可编程振荡器使用LTC1799电路，LTC1799是一个精密的低功率硅振荡器，它的输出频率fosc可在1kHz～33MHz的范围内灵活变化，并可通过一个外部厚膜电阻RSET和一个三态分频器引脚进行设置，设计一个完整的方波频率参考源只需要一个SOT23封装的可编程振荡芯片、一个设置频率的电阻和一个旁路电容即可，而且设计极为简单，占用电路板面积非常少。虽然选用LTC1799晶振设计方波信号发生器的过程非常简单,但RSET值的不准确(阻抗容差或电阻值的不理想)将会降低频率准确性,因此本专利使用了厚膜电阻在线微调的方式确保了输出高精度的要求。
此实用新型没有使用传统的石英器件，改用全硅器件、厚膜基板、厚膜印刷电阻，极大的提升了电路耐高过载能力，经过实验可达30000g，可在弹载、航天等高要求场合应用。
厚膜电阻印刷成型，印刷在陶瓷基板上，厚膜电阻印刷完成后，其他电路、电容等器件通过SMT工艺粘接到陶瓷基板上。将电路加电，使用频率测量设备监测输出的状态下，使用激光调阻机对厚膜电阻进行在线阻值调整，达到对输出频率和精度的要求。经过实际电路调试，输出频率精度可达0.1ppm，由于厚膜电阻温度特性较好，该实用新型电路受温度影响极小。
本实用新型与现有技术相比，其有益效果为：
1.电路体积小，结构简单，容易实现；
2.输出频率可调整，可多次调整且精度极高；
3.由于没是用石英原器件，抗过载能力极强。
附图说明
图1是本实用新型基于厚膜电阻的高精度耐高过载时钟电路结构方块图。
图2是可编程时钟电路的结构方块图。
图3是本实用新型典型的基于厚膜电阻的高精度耐高过载时钟电路的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地 说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1、图2和图3所示，当采用5V电源电压供电时，通过外部厚膜电阻RSET可将LTC1799的主控振荡器频率确定在1kHz～33MHz的范围内，而当电源电压低于4V、主控振荡器的输出频率高于10MHz时，其输出频率的准确度将变差。三态分频器DIV引脚可用于选择主控振荡器的输出是直接输出、经过10分频还是经过100分频后输出。由于LTC1799的输出频率的变化范围1kHz～33MHz(电源电压5V)，因此设计过程非常简单，具体的设计过程如下：
(1)利用表1确定合适的分频比。
表1频率范围与分频比之间的关系
| 分频比 | DIV引脚连接 | 频率范围 |
| N＝1 | GND | f>500kHz |
| N＝10 | 开路 | 50kHz<f<1MHz |
| N＝100 | VCC | f≤100kHz |
(2)确定好分频比N后，由于LTC1799的周期和RSET电阻值呈线性关系，因此，可用下式计算最合适的厚膜电阻RSET阻值。
RSET＝104·10MHz/Nfosc
其中N可取1、10和100；fosc是LTC1799主控振荡器输出频率。需要说明的是：在5V电源时，RSET的最小值为3.32kΩ；而在3V电源时，RSET的最小值为5kΩ，最大值为1MΩ。当LTC1799主控振荡器的DIV引脚接地，则N＝1，适合输出f>500kHz；当LTC1799主控振荡器的DIV引脚悬空，则N＝10，适合输出50kHz<f<1MHz；当LTC1799主控振荡器的DIV引脚接VCC，则N＝100，适合输出f≤100kHz。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，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技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于厚膜电阻的高精度耐高过载时钟电路，其特征是，包括阻值连续可调的厚膜电阻、退耦电容、可编程振荡器、电源；
所述厚膜电阻的一端与电源连接，另一端与可编程振荡器的频率设置端连接；
所述退耦电容的一端接电源，另一端接地；
所述可编程振荡器的电源端与所述电源连接，接地端与退耦电容、地共连，频率设置端与所述厚膜电阻连接，分频端与三态分频器连接，输出端作为时钟电路的输出；
对电路加电时，由频率测量设备监测可编程振荡器的输出端输出状态，由激光调阻机对厚膜电阻进行阻值调整。
2.根据权利要求1所述的基于厚膜电阻的高精度耐高过载时钟电路，其特征是，所述可编程振荡器为LTC1799振荡器。
3.根据权利要求2所述的基于厚膜电阻的高精度耐高过载时钟电路，其特征是，厚膜电阻RSET阻值：
其中，N为分频比，取1、10或100；fosc是LTC1799主控振荡器输出频率。
4.根据权利要求1、2或3所述的基于厚膜电阻的高精度耐高过载时钟电路，其特征是，三态分频器用于选择可编程振荡器的输出是直接输出、经过10分频输出还是经过100分频输出。
5.根据权利要求1或3所述的基于厚膜电阻的高精度耐高过载时钟电路，其特征是，所述厚膜电阻印刷成型。
6.根据权利要求5所述的基于厚膜电阻的高精度耐高过载时钟电路，其特征是，所述厚膜电阻印刷在陶瓷基板上，其他电容器件通过SMT工艺粘接到陶瓷基板上。
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