在電源受限的電路應用中，為延長電池壽命或降低系統整體功耗，晶振通常需要具備低功耗特性。今天，凱擎小妹來和大家聊聊低功耗晶振的設計方案。

無源晶振：低功耗方案

無源晶振本身不消耗電流，但為了實現系統整體低功耗并保持穩定可靠，晶振仍需優化其工作特性：既能在較低激勵功率下可靠起振，又能在整個工作過程中保持頻率穩定。

在實際設計中，還需注意無源晶振與時鐘芯片的兼容性。對于低功耗應用，建議選用電壓為1.8V的時鐘芯片。否則，僅通過降低激勵功率或減小負載電容，可能會導致晶振起振困難，甚至無法振蕩。

有源晶振：低功耗方案

有源晶振比無源晶振的輸出信號質量好，穩定度高，不受外部電路影響，內部有獨立起振芯片。有輸入電壓范圍1.8V~5V。對于低功耗設計，KOAN凱擎小妹建議優先選擇低電壓晶振，例如1.2V或1.8V。

晶振的控制方式也會影響功耗：

- OE(Output Enable)：關閉輸出時，晶振內部仍然振蕩，功耗幾乎不變，主要用于控制輸出端口。

- ST(Stand-by / Power Down)：晶振內部振蕩停止，電流降至微安級，可降低功耗。

在低功耗系統中，結合低電壓晶振和ST模式，可以將晶振功耗降到最低。

晶振電流及影響因素

晶振電流指晶體振蕩器在工作時消耗的電流大小，通常以毫安mA表示。晶振電流不僅影響自身功耗，也會影響整個系統的總功耗和時鐘穩定性。

影響晶振電流的主要因素包括：

- 頻率：頻率越高，內部振蕩器開關速度越快，電流消耗越大。幾十MHz的有源晶振比低頻32.768kHz晶振功耗高幾個數量級。

- 負載電容：負載電容越大，啟動和振蕩所需電流越高。

- 供電電壓：供電電壓越高，晶振電流也越大。

- 溫度：溫度升高會增加晶振內部晶體和驅動電路的電流消耗。

低功耗設計建議

- 優先使用低頻無源晶振或低電壓有源晶振。

- 如果使用有源晶振，盡量選擇支持ST模式。

- 對于高速系統或功耗允許的場景，可以使用常規有源晶振，但需將其功耗計入系統預算。

- 注意晶振與時鐘芯片、負載電容、電壓和溫度的匹配，避免因設計不當導致晶振不穩定或功耗異常。

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