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如何使用LTC6900低功耗SOT-23振荡器作为压控振荡器

来源:analog 发布时间:2023-12-07

摘要: LTC6900是一款精密低功耗振荡器,非常易于使用,占用很少的PC板空间。

LTC6900是一款精密低功耗振荡器,非常易于使用,占用很少的PC板空间。它是LTC1799的低功率版本,该版本曾在本杂志2001年2月刊中出现过。

LTC6900的输出频率f(OSC)的范围从1kHz到20mhz,通过外部电阻R(SET)和三态分频引脚进行编程,如图1所示。



图1所示。基本连接图。

专有的反馈回路将R(SET)和输出频率之间的关系线性化,因此频率精度已经包含在上面的表达式中。与其他离散RC振荡器不同,LTC6900不需要校正表来调整确定输出频率的公式。

图2是LTC6900的简化框图。LTC6900主振荡器由V(+)和SET引脚之间的电压与进入SET引脚的电流I(RES)之比控制。只要I(RES)恰好是通过电阻R(SET)的电流, (V(+) - V(SET)) / I(RES)的比值等于R(SET), LTC6900的频率仅取决于R(SET)的值。该技术可确保精度,在环境温度下通常为±0.5%。


图2。简化的框图。

如图2所示,SET引脚的电压由内部偏置和PMOS晶体管的栅源电压控制。SET引脚(V(SET))的电压通常低于V(+) 1.1V。

输出频率编程

LTC6900的输出频率可以通过改变R(SET)的值进行编程,如图1所示,振荡器的精度不会受到影响。频率也可以通过控制电流进出SET引脚来编程,概念如图3所示。这种技术会降低准确性,因为(V(+) - V(SET)) / I(RES)的比率不再唯一地依赖于R(SET)的值,如图2所示。当I(PROG)的量级与I(RES)相当时,这种精度损失将变得明显。LTC6900的频率变化仍然是单调的。


图3。通过当前转向编程的概念。

图4显示了如何通过在SET引脚和接地参考电压源V(in)之间连接第二个电阻R(in)来实现图3中所示的概念。


图4。概念的实现如图3所示。

对于图4中给定的电源电压,LTC6900的输出频率是V(in)、R(in)、R(SET)和(V(+) - V(SET)) = V(RES)的函数:


当V(IN) = V(+)时,LTC6900的输出频率最高,由R(IN)和R(set)并联设置。另请注意,输出频率f(OSC)独立于V(RES) = (V(+) - V(SET))的值,因此,f(OSC)的精度在数据表限制范围内。

当V(IN)小于V(+)时,特别是当V(IN)接近地电位时,振荡器频率f(OSC)为最低值,其精度受到V(RES)= (V(+) - V(SET))变化的影响。在25℃时,假设V(+)的变化为±5%,则V(RES)的变化为±8%。温度系数V(RES)为0.02%/℃。

通过处理上述f(OSC)的代数关系,可以推导出一个简单的算法来设置外部电阻R(set)和R(IN)的值,如图4所示:

  1. 在最大输入电压V(IN(MAX))≤V(+)时,选择所需的最大振荡器频率f(OSC(MAX))。

  2. 设置最小输入电压V(IN(MIN))≥0时的振荡器最小频率f(OSC(MIN))的期望值。

  3. 选择V(RES) = 1.1,按下式计算R(IN)/R(SET)的比值:


一旦R(IN)/R(SET)已知,计算R(SET):


例1:在这个例子中,振荡器的输出频率有很小的偏移。当系统的频率应该围绕某个标称值进行调整时,这是很有用的。

设V(+) = 3V,当V(IN(MAX)) = 3V时f(OSC(MAX)) = 2MHz,当V(IN)=0V时f(OSC(MIN)) = 1.5MHz。由式(3)求解R(IN)/R(SET),得到R(IN)/R(SET) = 9.9/1。由式(4)可知R(SET) = 110.1k欧姆, R(IN) = 9.9R(SET) = 1.089毫欧。对于标准电阻值,使用R(SET) = 110k欧姆(1%)和R(IN) = 1.1毫欧(1%)。图5显示了测量的f(OSC) vs V(IN)。1.5MHz到2MHz的频率偏移是相当有限的,所以曲线f(OSC) vs V(IN)是线性的。


图5。输出频率vs输入电压。

例2:每伏特改变振荡器频率一个倍频程。假设输入电压变化1V时,f(OSC(MIN)) = 1MHz, f(OSC(MAX)) = 2MHz。最小输入电压为半电源,即V(IN(MIN)) = 1.5V, V(IN(MAX)) = 2.5V, V(+) = 3V。

式(3)得R(IN)/R(SET) = 1.273,式(4)得R(SET) = 142.8k欧姆。R(IN) = 1.273R(SET) = 181.8k欧姆。对于标准电阻值,使用R(SET) = 143k欧姆(1%)和R(IN) = 182k欧姆(1%)。

图6显示了测量的f(OSC) vs V(IN)。当V(IN)高于1.5V时,压控振荡器呈线性;当V(IN)小于1V时出现非线性,尽管VCO保持单调。


图6。输出频率vs输入电压。

VCO调制带宽为25kHz,也就是说,LTC6900将响应频率编程电压V(in)的变化,范围从DC到25kHz。

表1:不同R(IN)值|| R(SET) V(RES)的变化
R(在)||R(集合)(v (in) = v (+))V(res) V(+) = 3vV(res) V(+) = 5v
20 k0.98 v1.03 v
40 k1.03 v1.08 v
80 k1.07 v1.12 v
160 k1.1 v1.15 v
320 k1.12 v1.17 v
V(RES) =跨R电压(SET)

注意:

以上计算均假设V(RES) = 1.1V,但V(RES)≈1.1V。为了完整起见,表1显示了V(RES)相对于R(IN)和R(SET)的各种并行组合(V(IN) = V(+))的变化。先用V(RES)≈1.1V计算,然后使用表1得到V(RES)的更好近似值,然后使用新的V(RES)值重新计算电阻器值。

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