什么是可编程晶振芯片

　　1 概述

　　以往产生方波信号的方法主要有RC振荡器、555定时电路和晶体振荡器。但是，用低成本的RC振荡器或555定时器与几个分离元件组成的解决方案体积较大，而且频率信号不；如果用晶体振荡器、陶瓷共鸣器等器件，虽然所产生的频率比较，但成本高、电路体积比较大。现在使用电阻可编程晶振LTC1799则可为设计准确的方波频率参考源提供一种很好的设计方法。

　　LTC1799是一个精密的低功率振荡器，它的输出频率fosc可在1kHz~30MH的范围内灵活变化，并可通过一个外部电阻RSET和一个三态分频器引脚进行设置，其基本连接电路。可见，设计一个完整的方波频率参考源只需要一个SOT23封装的可编程晶振芯片、一个设置频率的电阻和一个旁路电容即可，而且设计极为简单且占用印制电路板面积非常少。此外，功耗也极低，在5V工作电压时，若输出频率为10MHz,则电源电流仅有2.4mA.与石英、陶瓷耦合器、555定时器或分离元件构成的频率参考源相比可大大减小印制板尺寸。

　　LTC1799的输出频率为DIV脚和V+脚间的电阻RSET成反正。由于它采用专用反馈环路来对RSET和输出频率之间的关系进行线性化处理，因此，其频率准确度很高。另外，LTC1799与其它分离的RC振荡器不同，它无需校正即可输出确定的频率。

　　除可通过改变RSET的数值来设置LTC1799的输出频率外，也可以通过控制SET引脚的输入或输出电流来设置该频率。

　　可编程晶振芯片LTC1799的主要特点如下：

　　*用一个电阻即可设定频率（无需定时电路）

　　*对振动不敏感；

　　*具有1kHz~33MHz的频率输出范围；

　　*频率精度为±1.5%;

　　*占空比为50%±1%;

　　*采用2.7~5.5V工作电压；

　　*上电设置时间小于1ms;

　　*5V电压工作时，功耗电流Is小于1.5mA.

　　2 LTC1799的内部结构

　　LTC1799的主控振荡器由V+和SET引脚之间的电压与流入SET引脚之电流IRES的比值来控制。只要IRES正好是流过电阻RSET的电流，则（V+-VSET）/IRES这一比值与RSET相等，那么LTC1799的频率完全取决于RSET值。该技术能够确保LTC1799在室温条件下输出准确度典型值为±0.5%频率信号。

　　SET引脚的电压由一个内部偏压和PMOS晶体管的门偏置电压来控制。SET引脚电压VSET一般比V+低1.13V.

　　由于LTC1799对电源电压和温度变化均不敏感，因此，LTC1799具有其它晶振不具备的特点。如果Rset用数控电位器来控制，则在电路板完成后，输出频率仍可进行调整，一旦设置好，LTC1799的输出频率将非常稳定准确。而石英、陶瓷耦合器则不能调整输出频率，同时，555定时器或RC振荡器也不具有这种稳定性。

　　3 设计过程

　　当采用5V电源电压供电时，通过外部电阻RSET可将LTC1799的主控振荡器频率确定在100kHz~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）确定合适的分频比。

　　（2）确定好分频比N后，由于LTC1799的晶振周期和RSET电阻值呈现性关系，因此，可用下式计算合适的RSET值。

　　RSET=10k·10MHz/Nfosc

　　其中N可取1、10和100.需要说明的是：在5V电源时，RSET的值为3.32kΩ；而在3V电源时，RSET的值为5kΩ，值为1MΩ。

　　值得注意的是，频率范围有重叠部分。因此，在有些频点，分频比可能有两种选择。一般情况下，要用的主控振荡器来实现一个给定的频率fosc,因为较低的主控振荡器频率功耗较低，而且也更准确。如果产生fosc的频率输出为100kHz,可选用RSET为10kΩ，N为100（此时主控振荡器的输出频率为10MHz）来实现，也可选用RSET为100kΩ，N为10（此时主控振荡器的输出频率为1MHz）来实现。当然，选用RSET为100kΩ的电阻功耗较低，输出频率也更准确。

　　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理想）将会降低频率准确性，因此，为了达到的设计性能，应选用容差为1%或0.1%的金属膜电阻来进行设计。

　　4 应用

　　利用MAXIM公司的200kΩ、32阶数字电位器MAX5160和LINEAR公司SOT23封装的可编程晶振芯片LTC1799,可以实现5kHz~20MHz的可编程方波频率参考源。该设计除了具有印制板尺寸小的优点外，电路只需要从微处理器获得三个控制信号DIV、Increment、Up/Down即可工作。其工作原理框图如图3所示。

　　通过控制数字电位器MAX5160的电阻值和可编程晶振LTC1799的DIV脚电平，就可以得到所需要的方波信号。数字电位器MAX5160的工作电压为0V~5V,有32个抽头，使用也极其方便，当CS引脚为低，且U/D引脚为高时，引脚INC从低到高的跳变将增加内部计数器，同时增加引脚W（滑动端）和L之间的电阻值，于是LTC1799输出方波信号的频率将会减小；而当CS引脚和U/D引脚同时为低时，引脚INC从高到低的跳变将减小引脚W和L之间电阻值，从而使LTC1799可编程晶振输出方波信号的频率增大。

　　如将DIV引脚设置为固定电平，则该电路还可以再进行简化，但是，此时电路的输出频率范围也将缩小。在实际应用中，数字电位器有多种选择，Maxim公司和Xicor公司都有多种型号的数字电位器产品，而可编程晶振也可选用LTC6900,LTC6900是LTC1799的更低功率版本，二者的引脚兼容，其区别是LTC6900的输出频率范围在1kHz~20MHz范围内，而LTC1799的输出频率范围则是1kHz~30MHz.