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許多工程師在設計振蕩器電路時并沒有在石英晶體上花費太多的精力。對于他們來說，這是一個仍然可以正常工作的標準功能。實際上，這并不是那么簡單。
振蕩器電路設置了應用的心跳，并且需要在石英晶體及其其他組件之間進行仔細匹配。否則，產生的頻率的準確性會受到影響，甚至在現(xiàn)場應用可能會失敗。
為避免發(fā)生此類問題，前期需要對振蕩器電路進行了詳細分析，目的是使晶體和電路之間達到最佳匹配。在所謂的“ OSF測試”過程中，將檢查以下三個參數(shù)：
1)頻率精度
2)振蕩安全系數(shù)(OSF)
3)驅動器級別
01、頻率精度
振蕩器電路的主要任務是在整個應用周期和所有環(huán)境條件下產生穩(wěn)定、準確的頻率。為了實現(xiàn)這一點，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)，或者理想地與之匹配。
因此，電路分析的第一步是確定石英晶體在其兩端“看到”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果不真實，因此在不接觸的情況下使用近場探頭進行測量，該探頭位于電路上方的一小段距離處。然后將晶體焊接出電路，并用晶體網絡分析儀在標稱CL下進行測量?？侰L與晶體標稱CL的偏差越大，頻率偏差就越大。但是，通過在分析儀中檢查晶體，可以確定需要進行哪些校正才能提高電路的頻率精度。
02、振蕩安全系數(shù)(OSF)
在第二步驟中，檢查振蕩器電路的振蕩安全性。該術語描述了電路在所有可能的環(huán)境條件下快速可靠地啟動的能力。因此，分析著重于電路內的電子電阻。
如圖1所示，電路中與石英串聯(lián)了一個新的附加電阻器(R Pot)。然后逐步增加R Pot的電阻，直到振蕩停止。這種方法模擬了“最壞情況的石英”，并揭示了特定振蕩器電路中石英的最大允許阻抗。
典型的振蕩電路(Pierce配置)，帶有一個額外的電阻來計算OSF
以此方式確定的最大阻抗與晶體的ESR，max之比最終導致振蕩安全系數(shù)(OSF)。
對于MHz晶體(AT-Cut)，對于大多數(shù)標準應用而言，大于5的OSF被認為是足夠的。對于與安全相關的應用，例如在汽車領域或醫(yī)療技術中發(fā)現(xiàn)的應用，通常需要OSF大于10。
對于KHz晶體，由于這些電路的設計功耗極低，因此必須已經將OSF值定為3至5，大于5則定為非常好。
03、驅動等級
為了防止石英過載，要確定作用在石英上的功率。為此，第一步是使用HF電流鉗(圖2)測量流過石英的電流強度。根據(jù)測量結果和已經確定的電路參數(shù)計算出石英的“驅動電平”。驅動級別不得超過石英數(shù)據(jù)表中指定的最大值。
為了計算驅動電平，需要測量流過石英晶體的電流。
超過最大驅動電平可能會導致頻率偏差，或者在最壞的情況下甚至會導致石英故障。
調整振蕩器電路
通過這三個測試，振蕩器電路可以良好地集成到預期的應用程序中。但是，如果測試發(fā)現(xiàn)有缺陷，則必須對電路進行調整。例如，如果頻率精度有問題，則電路中負載電容的變化可以減小電路CL和石英晶體的標稱CL之間的差異，從而提高頻率精度。有時也有必要用另一種類型的晶體來替換原來安裝的晶體。
電路的任何更改都意味著必須再次執(zhí)行此處列出的所有測試。這使得尋找石英和電路之間的完美匹配成為一項費時費力的工作。由于組件的尺寸很小，因此許多工作都是在顯微鏡下完成的。這樣，在開始批量生產之前就可以發(fā)現(xiàn)并避免任何問題。
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