如何調(diào)整振蕩器電路，工程師學會這3招免煩惱!

作者： 揚興科技 日期：2022-08-15 瀏覽量：

  許多工程師在設(shè)計振蕩器電路時并沒有花太多心思在石英晶體上。對他們來說，認為這是一項標準功能。事實上，事情并沒有那么簡單。

  振蕩器電路作為應用程序的心跳，需要將石英晶體與其他組件之間仔細匹配，如若匹配不當可能會影響到產(chǎn)品的正常使用。一個合格的振蕩器電路，需要檢查以下三個步驟：

  頻率精度

  振蕩器電路的主要任務(wù)是在整個應用周期和所有環(huán)境條件下產(chǎn)生穩(wěn)定和準確的頻率。因此，振蕩器電路的總負載電容 (CL) 必須盡可能接近晶體的標稱負載電容 (標稱CL) 或理想匹配。

  電路分析的第一步是確定石英晶體在其兩個端子的總負載電容 (CL)。由于與電路的任何直接接觸都會使測量結(jié)果失真，因此使用放置在電路上方一小段距離處的近場探頭應在不接觸的情況下進行測量。然后將晶體從電路中焊接出來，并使用晶體網(wǎng)絡(luò)分析儀進行測量標稱CL。

  總CL與晶振標稱CL的偏差越大，頻率偏差越大。通過檢查分析儀中的晶體，可以確定需要進行哪些校正來提高電路的頻率精度。

  振蕩安全系數(shù) (OSF)

  第二步檢查振蕩器電路的振蕩安全性(OSF)，指電路在所有可能的環(huán)境條件下具備快速可靠地啟動的能力。因此，分析集中在電路內(nèi)的電子電阻上。

  如圖所示，電路中內(nèi)置了一個新的附加電阻器 (R Pot)與石英晶體串聯(lián)。然后逐步增加電阻器 (R Pot )的電阻，直到振蕩停止。該方法模擬石英晶體在最壞情況下的最大允許阻抗。

  典型的振蕩電路(皮爾斯)，帶有一個額外的電阻來計算 OSF

  以這種方式確定的最大阻抗與晶體的 ESR,max 之比最終得出振蕩安全系數(shù) (OSF)。

  對于大多數(shù)標準應用來說， MHz 晶體(AT-Cut)大于5的OSF被認為是足夠的。對于與安全相關(guān)的應用，例如汽車行業(yè)或醫(yī)療技術(shù)中的應用，通常需要大于10的OSF。

  對于KHz晶體，3到5之間的OSF值必須已經(jīng)被評為良好，大于5的值必須被評為非常好，因為這些電路的設(shè)計功耗非常低。

  驅(qū)動電平

  為了防止石英晶體過載，確定其上作用的電源。第三步是使用 HF 電流鉗測量流過石英的電流強度（下圖）。石英晶體的驅(qū)動電平是根據(jù)該測量結(jié)果和已經(jīng)確定的電路參數(shù)計算得出的。驅(qū)動電平不得超過石英數(shù)據(jù)表中指定的最大值。

  為了計算驅(qū)動電平，測量流過石英晶體的電流。

  超過最大驅(qū)動電平可能導致頻率偏差，或者在最壞的情況下，甚至導致石英晶體故障。

  調(diào)整振蕩器電路

  通過以上三個測試得到合格的振蕩器電路后，就可以集成到預期的應用程序中。如果測試顯示有缺陷，則必須調(diào)整電路。例如，如果頻率精度存在問題，電路中負載電容的變化可以減小電路CL與石英晶體標稱CL之間的差異，從而提高頻率精度。有時還需要將原來安裝的晶體更換為另一種類型。一旦對電路的任何更改都意味著必須重新執(zhí)行以上列出的所有測試。

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