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在電源受限的電路應(yīng)用中，為延長(zhǎng)電池壽命或降低系統(tǒng)整體功耗，晶振通常需要具備低功耗特性。今天，凱擎小妹來(lái)和大家聊聊低功耗晶振的設(shè)計(jì)方案。

無(wú)源晶振本身不消耗電流，但為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體低功耗并保持穩(wěn)定可靠，晶振仍需優(yōu)化其工作特性：既能在較低激勵(lì)功率下可靠起振，又能在整個(gè)工作過(guò)程中保持頻率穩(wěn)定。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，還需注意無(wú)源晶振與時(shí)鐘芯片的兼容性。對(duì)于低功耗應(yīng)用，建議選用電壓為1.8V的時(shí)鐘芯片。否則，僅通過(guò)降低激勵(lì)功率或減小負(fù)載電容，可能會(huì)導(dǎo)致晶振起振困難，甚至無(wú)法振蕩。

有源晶振比無(wú)源晶振的輸出信號(hào)質(zhì)量好，穩(wěn)定度高，不受外部電路影響，內(nèi)部有獨(dú)立起振芯片。有輸入電壓范圍1.8V~5V。對(duì)于低功耗設(shè)計(jì)，KOAN凱擎小妹建議優(yōu)先選擇低電壓晶振，例如1.2V或1.8V。

晶振的控制方式也會(huì)影響功耗：

- OE(Output Enable)：關(guān)閉輸出時(shí)，晶振內(nèi)部仍然振蕩，功耗幾乎不變，主要用于控制輸出端口。

- ST(Stand-by / Power Down)：晶振內(nèi)部振蕩停止，電流降至微安級(jí)，可降低功耗。

在低功耗系統(tǒng)中，結(jié)合低電壓晶振和ST模式，可以將晶振功耗降到最低。

晶振電流指晶體振蕩器在工作時(shí)消耗的電流大小，通常以毫安mA表示。晶振電流不僅影響自身功耗，也會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的總功耗和時(shí)鐘穩(wěn)定性。

影響晶振電流的主要因素包括：

- 頻率：頻率越高，內(nèi)部振蕩器開(kāi)關(guān)速度越快，電流消耗越大。幾十MHz的有源晶振比低頻32.768kHz晶振功耗高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

- 負(fù)載電容：負(fù)載電容越大，啟動(dòng)和振蕩所需電流越高。

- 供電電壓：供電電壓越高，晶振電流也越大。

- 溫度：溫度升高會(huì)增加晶振內(nèi)部晶體和驅(qū)動(dòng)電路的電流消耗。

- 優(yōu)先使用低頻無(wú)源晶振或低電壓有源晶振。

- 如果使用有源晶振，盡量選擇支持ST模式。

- 對(duì)于高速系統(tǒng)或功耗允許的場(chǎng)景，可以使用常規(guī)有源晶振，但需將其功耗計(jì)入系統(tǒng)預(yù)算。

- 注意晶振與時(shí)鐘芯片、負(fù)載電容、電壓和溫度的匹配，避免因設(shè)計(jì)不當(dāng)導(dǎo)致晶振不穩(wěn)定或功耗異常。