工程師在進(jìn)行晶體諧振器的電路評估時，常常碰到一些困難。比如，當(dāng)振蕩電路不適合時，有可能會發(fā)生「不開機」、「不通信」、「誤動作」等問題。

進(jìn)行晶體諧振器的電路評估時，您碰到過這樣的問題嗎？

這些問題的原因可能是由使用晶體振蕩器的振蕩電路上的“振蕩停止”和“頻率大幅偏移”引起的。為了防止這類問題發(fā)生，同時保證穩(wěn)定的振蕩，有必要選擇最佳的電路設(shè)計。

我們在這里為您介紹擁有豐富電路評估經(jīng)驗的村田製作所所提供的關(guān)于電路評估的方法。

本系列【講座】包括五個村田制作所的電路測試視頻，穿插相關(guān)的基礎(chǔ)技術(shù)知識內(nèi)容，分享產(chǎn)品信息、應(yīng)用方案、和基礎(chǔ)設(shè)計工具SimSurfing的實操應(yīng)用。

目次：晶體諧振器的電路評估

第一講 ： 電路元件的功能

介紹電路元件的作用和選擇最佳電路常數(shù)所需要確認(rèn)的振蕩特性。

第二講 ： 振蕩裕量測量

介紹振蕩裕量的計算方法和負(fù)電阻的測量方法。

第三講 ： 驅(qū)動功率測量

介紹驅(qū)動功率計算示例和驅(qū)動功率的測量方法。

第四講 ： 振蕩頻率測量

振蕩頻率的測量方法、什么是振蕩頻率相關(guān)性？介紹振蕩頻率相關(guān)性的要點。

第五講 ： 振蕩特性與常數(shù)之間的關(guān)系

關(guān)于振蕩特性與常數(shù)之間的關(guān)系以及電路測試的基本流程，振蕩特性與常數(shù)之間的關(guān)系如何？介紹更改電路常數(shù)后各種特性的變化以及基本電路測試步驟。

晶體諧振器的基礎(chǔ)知識

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晶體諧振器的FAQ

第二講 ： 振蕩裕量測量

［第二講］為您介紹什么是振蕩裕量？以及振蕩裕量的計算方法和負(fù)電阻的測量方法。

基礎(chǔ)知識～振蕩裕量

振蕩裕量

振蕩裕量是指振蕩停止的裕量，這是振蕩電路中最重要的術(shù)語。

該裕量是以晶體諧振器電阻為基礎(chǔ)的比值，表明振蕩電路放大能力的大小。

理論上來說，在裕量大于或等于1時，振蕩電路可以運行。但是，在振蕩裕量接近1時，由于振蕩啟動時間過長等原因，模塊運行可能會失敗。可以通過增加振蕩裕量來解決此類問題。

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測量-計算

振蕩裕量可以使用如下方法計算振蕩裕量：

振蕩裕量 ［倍］ = |-R|/R1spec

其中：

|-R|： 負(fù)阻

R1spec： 規(guī)范中規(guī)定的晶體諧振器等效串聯(lián)電阻超大值。

請參考晶體諧振器目錄或數(shù)據(jù)表中的R1 spec值。可以測量實際振蕩電路的負(fù)阻。最好使振蕩裕量大于或等于5倍。

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測量-方法

1. 測量要求

PCB

晶體諧振器 （具有等效電路常數(shù)數(shù)據(jù)）

電阻 （SMD）

測量儀器 （示波器、頻率計數(shù)器或是其它可以觀察振蕩的儀器）

常規(guī)振蕩電路 ： 通常由C-MOS逆變器 （包括MCU） 、反饋電阻 （通常包括MCU） 、阻尼電阻、外部負(fù)載電容和晶體諧振器組成。

2. 將電阻串聯(lián)到晶體諧振器上，并檢查振蕩電路是否工作。

在測量負(fù)阻時，將電阻串聯(lián)到晶體諧振器上。這個串聯(lián)電阻并不在實際中使用。

3. 如果2） 證實有振蕩，就增大電阻。如果沒有振蕩，就減小電阻。

4. 找出超大電阻 （=Rs_max） ，即振蕩停止前的電阻。

5. 用Rs_max測量振蕩頻率。

6. 通過以下公式計算有效電阻RL

其中：

R1、L1、C1和C0是等效電路常數(shù)

fr是石英晶體響應(yīng)頻率

7. 通過以下公式計算負(fù)阻|-R|：

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測量-簡單方法

我們可以用簡單方法來查看一下振蕩裕量是否超過5倍：

準(zhǔn)備一個晶體諧振器等效串聯(lián)電阻額定電阻5倍的電阻器。

將準(zhǔn)備好的電阻器串聯(lián)到晶體諧振器上。

檢查振蕩電路是否正常工作。

判斷：

振蕩電路是否正常工作，也就是振蕩停止裕量大于等于5倍。

如果振蕩電路不工作，振蕩停止裕量可能小于5倍。

在振蕩停止裕量小于5倍時，最好減小阻尼電阻或是外部負(fù)載電阻。

例如，針對下列電路需確定振蕩裕量是否超過5，可以用這種簡單方法做判斷：

在這種情況下，等效串聯(lián)電阻的額定值是100ohm。

在晶體諧振器上串聯(lián)510ohm電阻。

在此條件下，檢查電路是否能保持振蕩。

如果振蕩可以啟動并持續(xù)，那么這個電路的振蕩裕量就超過了5倍。

振蕩電路： 測量負(fù)阻 （簡單方法）

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判斷

請使用振蕩裕量大于5倍的振蕩電路。

在實際使用中，從理論上來說，如果振蕩裕量大于或等于1倍，應(yīng)通過振蕩電路是否工作來考慮振蕩裕量的變化。

如果振蕩裕量較低，很可能會出現(xiàn)振蕩故障。因此，最好檢查一下振蕩裕量，并考慮電路條件，以保持足夠的振蕩裕量。

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注意

1. 影響振蕩裕量的不僅是晶體諧振器特性，還有組成振蕩電路的元件 （MCU、電容器和電阻器） 。因此，在使用MCU組裝模塊時，盡量檢查一下振蕩裕量。

2. 盡量對串聯(lián)的電阻器進(jìn)行評估。請不要在實際使用中使用此類電阻器。

3. 盡量檢查模塊的功能。振蕩電路的頻移很可能會造成模塊無法正確工作。

4. 在測量中應(yīng)當(dāng)使用夾具和插座，但是它們的雜散會對振蕩裕量產(chǎn)生影響。
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