小型可编程晶振芯片LTC1799及其应用
小型可编程晶振芯片LTC1799及其应用 关键词：可编程晶振 数字电位器 LTC1799 MAX5160 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，而且频率信号不精确；
如果用晶体振荡器、陶瓷共鸣器等器件，虽然所产生 的频率比较精确，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，图1所示是其基本连接电路。由图可见，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，则最大电源电流仅有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 图2给出了LTC1799的内部结构框图。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。
如图2所示，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。
图2 LTC1799的简化框图 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）利用表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，可用下式计算最合适的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的最小值为 3.32kΩ；
而在3V电源时，RSET的最小值为5kΩ，最大值为1MΩ。
值得注意的是，表1所示的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，要用最低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。
表2 频率范围与分频比之间的关系 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，为了达到最 好的设计性能，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。
5 结束语 当仅需要一个简单、精确的振荡器，而使用一个不精确且又太又笨的分离 式定时电路又与所要求的理想规格相去甚远时，可考虑选用LTC1799.它是一个 电阻可调的SOT-23型振荡器，可在1kHz～30MHz之间提供稳定的方波频率基准， 同时可提供50%的占空比。此外，它还具有电路易用、无需定时电路器、电路尺 寸极小、使用非常灵活等优点。