許多工程師在設(shè)計(jì)振蕩器電路時(shí)并沒(méi)有花太多心思在石英晶體上。對(duì)他們來(lái)說(shuō)，認(rèn)為這是一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)功能。事實(shí)上，事情并沒(méi)有那么簡(jiǎn)單。

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

頻率精度

振蕩器電路的主要任務(wù)是在整個(gè)應(yīng)用周期和所有環(huán)境條件下產(chǎn)生穩(wěn)定和準(zhǔn)確的頻率。因此，振蕩器電路的總負(fù)載電容 (CL) 必須盡可能接近晶體的標(biāo)稱負(fù)載電容 (標(biāo)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(gè)端子的總負(fù)載電容 (CL)。由于與電路的任何直接接觸都會(huì)使測(cè)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(chǎng)探頭應(yīng)在不接觸的情況下進(jìn)行測(cè)量。然后將晶體從電路中焊接出來(lái)，并使用晶體網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行測(cè)量標(biāo)稱CL。

總CL與晶振標(biāo)稱CL的偏差越大，頻率偏差越大。通過(guò)檢查分析儀中的晶體，可以確定需要進(jìn)行哪些校正來(lái)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(dòng)的能力。因此，分析集中在電路內(nèi)的電子電阻上。

如圖1所示，電路中內(nèi)置了一個(gè)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。

圖 1：典型的振蕩電路（皮爾斯），帶有一個(gè)額外的電阻來(lái)計(jì)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(duì)于大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用來(lái)說(shuō)， MHz 晶體(AT-Cut)大于5的OSF被認(rèn)為是足夠的。對(duì)于與安全相關(guān)的應(yīng)用，例如汽車行業(yè)或醫(yī)療技術(shù)中的應(yīng)用，通常需要大于10的OSF。

對(duì)于KHz晶體，3到5之間的OSF值必須已經(jīng)被評(píng)為良好，大于5的值必須被評(píng)為非常好，因?yàn)檫@些電路的設(shè)計(jì)功耗非常低。

驅(qū)動(dòng)電平

為了防止石英晶體過(guò)載，確定其上作用的電源。第三步是使用 HF 電流鉗測(cè)量流過(guò)石英的電流強(qiáng)度（圖2）。石英晶體的驅(qū)動(dòng)電平是根據(jù)該測(cè)量結(jié)果和已經(jīng)確定的電路參數(shù)計(jì)算得出的。驅(qū)動(dòng)電平不得超過(guò)石英數(shù)據(jù)表中指定的最大值。

圖 2：為了計(jì)算驅(qū)動(dòng)電平，測(cè)量流過(guò)石英晶體的電流。

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

調(diào)整振蕩器電路

通過(guò)以上三個(gè)測(cè)試得到合格的振蕩器電路后，就可以集成到預(yù)期的應(yīng)用程序中。如果測(cè)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(wèn)題，電路中負(fù)載電容的變化可以減小電路CL與石英晶體標(biāo)稱CL之間的差異，從而提高頻率精度。有時(shí)還需要將原來(lái)安裝的晶體更換為另一種類型。一旦對(duì)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(cè)試。

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