在電子設(shè)備和通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和布局中，必須仔細(xì)考慮晶體振蕩器和外圍電路，以優(yōu)化性能。作為信號(hào)源的核心，晶體振蕩器必須產(chǎn)生很高的精度輸出，因此對(duì)高頻率噪聲從其他的板上來說是非常敏感的。

這種電路在設(shè)計(jì)時(shí)需要明確的注意。這些技術(shù)說明是在一些外圍電路中減少噪音的設(shè)計(jì)指南，在這些電路中高頻噪聲對(duì)晶體振蕩器的輸出尤其有利。

噪聲來源

首先，在圖 1 中，我們指出了典型的由晶體振蕩器和外圍電路產(chǎn)生的噪聲。

有三個(gè)主要的噪聲源：

1．電源線路噪聲

2．輸出線路噪聲

3．晶體振蕩器的噪聲

通常被稱為“噪聲”的是這三個(gè)因素的累積結(jié)果。

下面我們將對(duì)地址類型的噪聲進(jìn)行解釋。

1、電源線路噪聲

電壓波紋和開關(guān)噪聲通常是由電源線發(fā)出的。這種噪聲會(huì)影響晶體振蕩器的輸出。此外，有必要確保晶體振蕩器產(chǎn)生的波紋噪聲不會(huì)流到電源線上。實(shí)施這些措施還可以改善隔離，防止其他設(shè)備產(chǎn)生的外部噪聲流入晶體振蕩器，從而保證晶體振蕩器的穩(wěn)定性。

2、輸出線路噪聲

輸出線噪聲是指輸出線作為天線的晶體振蕩器輸出的信號(hào)。對(duì)于輸出信號(hào)和物理跟蹤，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)降低噪聲的技術(shù)。

3、晶體振蕩器噪聲

晶體振蕩器的噪音是指晶體振蕩器內(nèi)部集成電路和電路發(fā)出的噪聲。要解決這一噪聲，需要確保晶體振蕩器穩(wěn)定的電源供應(yīng)，并確保所需波形的形成，以實(shí)現(xiàn)晶體振蕩器的穩(wěn)定運(yùn)行。

這些噪聲源依賴于上述的原因，并可通過本文稍后所提到的功率線和輸出線技術(shù)間接地減輕。

上述電源發(fā)出的噪聲水平與電流和電流環(huán)路徑成正比。因此，電流或電流回路阻抗的降低會(huì)導(dǎo)致發(fā)射噪音的降低。一般來說，電流和電流環(huán)路徑長(zhǎng)度與晶體振蕩器及其外圍電路有關(guān)。

電流量：電源線=晶體振蕩器》輸出線

電流環(huán)大小：輸出線》電源線》晶體振蕩器

輸出線噪聲對(duì)晶體振蕩電路有最大的影響，其次是功率線的噪聲貢獻(xiàn)。實(shí)際晶體振蕩器所發(fā)出的噪聲比其他兩種來源的噪聲要低得多。

噪音對(duì)策

在這些技術(shù)說明中，我們已經(jīng)研究了晶體振蕩器及其外圍電路中的噪聲來源。在這里，我們解釋減少噪音的措施。主要有三種降噪措施：

1. 建立穩(wěn)定的電源和接地連接。

2. 安裝濾波器以防止電源線產(chǎn)生噪聲。

3. 在主板上配置一條穩(wěn)定的輸出線。

1、穩(wěn)定的電源和接地連接

穩(wěn)定的電源和接地是指在寬頻帶（特別是高頻率）的極低的阻抗水平，以及在帶寬的所有點(diǎn)上達(dá)到均勻電勢(shì)的導(dǎo)體。特別是，接地線代表電路的基本電勢(shì)，因此必須達(dá)到最大的穩(wěn)定水平。這就需要設(shè)計(jì)一種具有不收縮的寬表面積的接地平面。

在多層板上，額外的接地平面用來在獨(dú)立層上配置電源線和地線。當(dāng)設(shè)計(jì)涉及焊點(diǎn)，更廣泛的接觸面積確保更低的阻抗，因此更少的噪音。

2、電源線濾波器

通常，在電源線和地線之間放置一個(gè)濾波器，以防止晶體振蕩器的噪音泄漏到電源或接地線，反之亦然，以防止電源線的噪音進(jìn)入晶體振蕩器。通常，旁路電容器用作電源線和地線的濾波器。下面提供詳細(xì)的解釋。

A. 旁路電容

旁路電容器可以降低相互作用的阻抗，并幫助穩(wěn)定電路的工作，同時(shí)吸收電力線上存在的噪聲。這是一種眾所周知的消噪方法。用適當(dāng)?shù)碾娙葜蛋惭b電容器將解決大部分與噪音有關(guān)的問題。

I、旁路電容容量值

標(biāo)準(zhǔn)旁路電容值在 0.01μF 和 1μF 之間。該值應(yīng)盡可能低，但在電源端子 VCC 和電源線阻抗相對(duì)于地面的頻率范圍內(nèi)是晶振頻率的三倍。在這里，您必須確認(rèn)此頻率的頻率特性，以確保高頻側(cè)或低帶側(cè)的阻抗電平不增加。

II、安裝旁路電容器

為了減小噪聲，旁路電容應(yīng)盡可能靠近晶體振蕩器安裝。隨著跟蹤長(zhǎng)度的增加，寄生電感將增加，并導(dǎo)致更高頻率的阻抗增加。旁路電容的跟蹤長(zhǎng)度應(yīng)配置，以便信號(hào)通過連接到電源線。這將迫使噪聲通過旁路電容器，并改善噪聲消除效果。

避免在圖 2a 中顯示的類型。安裝旁路電容器時(shí)。高頻噪聲通常以直線的方式傳播，所以如果采用如圖 2a 所示的模式，噪聲就不會(huì)通過旁路電容器。因此，使用圖 2b 中所示的模式。

III、配置穩(wěn)定的輸出行

穩(wěn)定的輸出線是指能夠有效地將晶體振蕩器的輸出波形轉(zhuǎn)換為所需輸入的信號(hào)，并且具有最小的失真和電磁輻射。配置穩(wěn)定輸出線的關(guān)鍵在于確保輸入所需的波形屬性，如 tr、tf、VOH、VOL 等。

此外，穩(wěn)定的輸出線需要消除不必要的信號(hào)，如超調(diào)、低射、振鈴和回聲，如圖 3b 所示。為了減少不必要的輻射，了解跟蹤的天線效率也是很重要的。

防止輸出波形失真的措施包括：

a. 配置串行電阻

b. 配置終端電阻

c. 配置過濾器

d. 匹配輸出線阻抗

a. 配置串行電阻

連接一個(gè)晶體振蕩器輸入設(shè)備通常在波形失真，包括過沖，下沖和振鈴的生產(chǎn)結(jié)果。這些扭曲的高頻成分，3-7 倍的振蕩頻率和產(chǎn)生噪聲，應(yīng)取消發(fā)射。

為了消除這種失真，串行電阻連接在晶體振蕩器的輸出端和輸出線之間，如圖 4 所示。電阻值可以使晶體振蕩器的輸出阻抗的總和（RO）和串聯(lián)電阻（RS）相當(dāng)于輸出線路阻抗（Z0）。

可以進(jìn)行測(cè)試，以確定串行電阻的最佳值。測(cè)試方法包括用示波器測(cè)量輸出波形，并從低到高的值進(jìn)行串聯(lián)電阻的轉(zhuǎn)換。最優(yōu)阻值是指超沖、低射和振鈴的值都被消除了。

b. 配置終端電阻

終端電阻的配置在很大程度上取決于接口的類型和使用的時(shí)鐘線的類型。配置將根據(jù)這些因素而變化。

一般來說，當(dāng)輸出線上的阻抗與設(shè)備輸入的阻抗不匹配時(shí)，輸出波形會(huì)發(fā)生失真。當(dāng)阻抗不匹配時(shí)，行波不能完全接收，部分信號(hào)被反射回振蕩器，從而導(dǎo)致輸出波形失真。這導(dǎo)致高頻噪聲。

當(dāng)分支晶體振蕩器輸出到多個(gè)設(shè)備時(shí)，這種波形失真會(huì)導(dǎo)致觸發(fā)錯(cuò)誤。因此，正確的終止和阻抗匹配是至關(guān)重要的。

為了防止來自接收設(shè)備的回聲，輸入端應(yīng)與輸出線上的阻抗值相同。圖 5 顯示了兩種常見的終止方法：分裂終止和 AC 終止。

c. 配置過濾器

通常，輸出波形失真可以通過串行電阻或終端電阻來解決。在這些方法不能解決問題的情況下使用過濾。濾波器的使用是消除高頻噪聲的一種有效方法，但這種方法會(huì)導(dǎo)致 TR 和 TF（波形耗散）的增加。

因此，您必須選擇一個(gè)適合 TR 和 TF 屬性的過濾器。另外，使用更大的電容器作為濾波器可以導(dǎo)致電流的增加，反之則會(huì)導(dǎo)致噪聲的增加。

d. 輸出線阻抗匹配

減少輸出線上的波形回波要求輸出線阻抗盡可能一致。如圖 6 所示，實(shí)現(xiàn)一致的輸出線路阻抗涉及到輸出線模式曲線配置使直角轉(zhuǎn)變成 45o角或，如果可能的話，一個(gè)圓形的曲線。另外，避免使用通孔或 T 形。

最后，我們將介紹兩種最重要的減少噪音排放的方法。

a. 使用更短的輸出線

在所有電路中，輸出線最容易產(chǎn)生噪聲。因此，在設(shè)計(jì)和布局時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮允許最短輸出線不出現(xiàn)阻抗波動(dòng)。使用較短的布線將輸出線諧振頻率移到高頻側(cè)。頻率越高，輸出頻率元件就會(huì)產(chǎn)生更多的阻尼，從而導(dǎo)致噪聲的降低。

b. 使用較短的電流環(huán)路徑

如上所述，輸出線發(fā)出的噪聲電平與當(dāng)前環(huán)路路徑長(zhǎng)度成比例。因此，重要的是，晶體振蕩器和輸入設(shè)備的輸出和接地軌跡應(yīng)盡可能短。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的一個(gè)簡(jiǎn)單方法是將接地平面安裝在輸出跟蹤的對(duì)側(cè)。

如以上所述，對(duì)晶體振蕩器及其外圍電路進(jìn)行仔細(xì)的電路設(shè)計(jì)是降低噪聲的關(guān)鍵。最佳電路設(shè)計(jì)可以避免與噪聲有關(guān)的問題，并使設(shè)備能夠充分發(fā)揮其性能潛力。