传统上，电子钟使用石英晶体，陶瓷谐振器或离散R, L或C元件作为计时参考，但这些设计中的每一种都有几个缺点，使它们不适合各种应用。石英晶体和陶瓷谐振器可能非常耗电，而且它们的精度受到环境压力的影响。晶体振荡器还有一个额外的缺点，就是容易受到冲击或振动的损害。RC振荡器抖动和精度差，或者需要昂贵的精密元件。一种更坚固、更紧凑的替代方案是全硅时钟，如LTC6906微功率电阻控制振荡器。

LTC6906是一款单片硅振荡器，与其他振荡器相比，具有显着的尺寸，功率，成本和环境灵敏度优势，它只需要一个外部电阻就可以将频率设置在10kHz至1MHz的全范围内(图1)。其0.65%的精度和抖动低至0.03%，使其成为精密应用的绝佳选择，功率和尺寸优势使LTC6906适合设计晶体振荡器永远不会去。

设备描述

LTC6906是Linear Technology的电阻控制SOT-23振荡器系列的一部分。这些电阻控制振荡器使用一个便宜的外部电阻来精确地设置振荡器频率，并且在电阻值和输出频率之间存在简单的线性关系。

LTC6906采用创新的低功耗架构，主振荡器运行在100kHz和1MHz之间。提供了一个三状态分频引脚，它可以接合一个内部分频器，将输出频率降低1、3或10倍，以提供10kHz至1MHz的总频率范围。为了在极低偏置电流下提高频率范围下端的精度，为频率设置电阻输入提供了保护引脚。

主振荡器频率由连接在set引脚和地之间的外部电阻设定。LTC6906将SET引脚维持在离地约650mV，温度为-2.2mV /°C。主振荡器频率与SET电阻的关系如下:

并且只与SET引脚上的电阻有关，而不考虑确切的SET引脚电流或电压。

低功耗

LTC6906运行在100kHz时仅使用10µA(图2)。该电流消耗有三个组件。内部参考电路和偏置电路使用约5µA的静态偏置电流。大约6倍于SET电阻器电流的可变偏置电流用于给内部振荡器供电和偏置。与负载电容、电源电压和负载电阻有关的负载电流构成了耗散方程的其余部分。总电源电流的近似表达式为:

图3显示了在负载电容为5pF、无阻性负载的情况下，这三个分量在频率范围内的相对幅度。

请注意，从100kHz到1MHz工作时，负载中耗散的功率占总功率的25%到40%以上。负载电容或电阻的任何减小都会对电源耗散的负载电流部分产生显著影响。在100kHz时功耗低至7µA，且光输出时间较长。降低电源电压也降低了耗散到负载中的功率。

当负载电流在较高频率下较高时，啮合内部分压器对功耗影响较大，但当内部偏置电流在较低主振荡器频率下占主导地位时，影响很小，如图4所示。

选择SET电阻器

SET电阻器的选择取决于所需的输出频率。该部分指定的主振荡器频率在100kHz和1MHz之间，可能的DIV比率为1,3和10。这些DIV范围重叠，并且一些频率具有DIV和SET电阻值的多个有效组合。给定频率的最低功耗总是通过设置尽可能高的SET电阻和尽可能低的DIV来获得。使用DIV = 10和R(SET) = 100k欧姆产生100kHz比使用DIV = 1和R(SET) = 1000k欧姆消耗更多的功率。

下式将期望的主振荡器频率与R(SET)值联系起来:

其中N是选择1、3或10的分频比，R(SET)是SET电阻值，f(OUT)是期望的输出频率。例如，在三个DIV设置下生成100kHz输出频率的有效R(SET)值参见表1。从表中可以明显看出，根据DIV引脚的设置，特定输出频率的电流可能以高达4.5的因子变化。

选择最大可能的SET电阻和最小可能的DIV值需要权衡。较小的DIV值会增加抖动，并且由于SET引脚的泄漏，高R(SET)值可能会影响频率精度，特别是在较高温度下。

布局的考虑

LTC6906在商业温度范围内的频率精度为<0.65%，为了获得最佳精度，必须注意限制R(SET)引脚周围的电路板泄漏。对地的1G欧姆寄生电阻可使频率变化0.1%，对正电源的相同电阻可使频率变化0.3%。已经提供了一个保护引脚，该保护引脚被弱驱动到与SET引脚相同的直流电压，并且保护信号应该完全绕SET引脚布线，与设备在PC板的同一侧，并且应该没有焊罩(见图5)。

保护环并非在所有应用中都是必需的，特别是那些具有较低SET电阻值和良好组装实践的应用。大多数电路板泄漏问题是由于电路板上的焊剂清洗不够或装配草率造成的。完全清洁的组件，保护环是完全不必要的。

LTC6906使用开关电流来驱动SET电阻，因此在SET线上可能会有一些可见的噪声。虽然这种噪声不会对输出信号造成抖动，但在SET引脚上存在寄生电容时，它会影响频率精度。由于对寄生电容的这种敏感性以及由于长走线产生额外泄漏的危险，建议将SET电阻尽可能靠近SET引脚，并与LTC6906位于PC板的同一侧。

硅振荡器的长期漂移

硅振荡器的长期稳定性以ppm/√为单位指定kHr，这是典型的其他硅器件，如运算放大器和电压参考。由于硅基振荡器中的漂移主要是由硅中的离子运动产生的，因此大部分漂移是在器件使用寿命的早期完成的，并且可以预期在长期内漂移会趋于平稳。ppm /√k人力资源单元模型这个时变衰减。晶体振荡器偶尔指定以ppm/年为单位测量漂移。这种测量模拟了不同的漂移机制，衰减曲线也不相同。图6显示了五年期间各种漂移率的比较。

在计算预期漂移量时，重要的是要在计算中考虑整个时间，因为与时间的关系不是线性的。5年的漂移不是1年漂移的5倍。300ppm/√下5年漂移的样例计算kHr如下:

5年·365.25天/年·24小时/天= 43,830小时= 43.830千瓦时

漂移计算假定部件在整个计算期间处于连续运行状态。导致漂移的离子运动通常是由操作部件中的电场辅助的，如果在整个漂移期间部件没有通电，则漂移会大大降低。保守的计算将使用十分之一的漂移规格的时间，当功率不施加到该部分。

切换DIV引脚

LTC6906上的DIV输入引脚，在许多方面类似于其他LTC硅振荡器上的DIV引脚，是一个三状态输入，能够解析三种不同的状态:高，开和低。三态输入引脚在低引脚数封装中允许更大的功能，并且与许多微控制器的三态输出兼容。静态配置很容易通过将引脚绑到正电源或地，或使其浮动来完成。

在OPEN状态下，LTC6906的DIV引脚对PC板上常见的噪声具有一定的抗扰性，但应注意避免引脚上的长浮动走线，或将引脚驱动走线放置在具有强交流信号的线路旁边。DIV引脚的抗噪性可以通过在地上添加一个电容或在DIV引脚附近放置一个高达100k欧姆的串联电阻来轻松提高。

正常情况下，DIV引脚会以1µa左右的小电流将DIV引脚电压拉到电源电压的一半左右。因此，如果引脚保持打开状态，引脚上的任何额外电容都会减慢其稳定到open状态。

使用DIV引脚实时切换频率的应用需要考虑到这一点，因为它是为低功耗工作设计的，DIV引脚缓冲电路很慢，在DIV引脚激活和LTC6906输出变化之间的延迟高达12µs左右。在应用中必须考虑到这种开关延迟，或者可以用外部分频器代替内部分频器，以减少频率变化响应时间。

操纵SET引脚

LTC6906可以配置在需要改变SET电阻以在不同频率下工作的应用中。当改变SET电阻时，将开关机构置于设置电阻和GND之间，而不是设置电阻和SET引脚之间，可以获得最佳性能和精度(见图7)。SET引脚对外部电容或信号的干扰很敏感，通过SET电阻进行隔离可以降低这种灵敏度。

LTC6906并不理想地适合通过SET引脚进行电流调制，因为为了节省功率，SET引脚上的电压不会随温度或负载调节。这导致频率的调制是设置引脚电压和设置引脚电流的函数。频率仍然可以通过SET引脚调制，但调制电流或电压与输出频率之间的关系不是很准确，因为它取决于定义不清的SET引脚电压。

图8中的电路显示了一种调制方法，其结果是低抖动和稳定的性能。通过电阻调制SET引脚电流，减小了寄生电容对初始频率精度的影响。

结论

LTC6906是一个微功率振荡器，精度为0.65%，抖动非常低。其体积小，配置简单，功耗极低，是驱动微控制器，fpga的低功耗应用的理想选择，并为电池供电设备提供时钟参考。