正常的檢測(cè)和布置晶體晶振的振蕩電路,可以使晶振的性能和壽命得到提高,人們使用石英晶振已經(jīng)一百多年了,布局振蕩電路是信手拈來(lái)的事,但是一般新手少有能夠完整檢測(cè)出所有振蕩電路問(wèn)題.振蕩電路是晶體和振蕩器所有的載體,決定了產(chǎn)品的使用情況,壽命,性能,功能等.當(dāng)晶振發(fā)生故障,停振或不起振時(shí),也是通過(guò)檢測(cè)振蕩電路找到原因并解決,接下來(lái)我們就看看KDS晶振公司提供的振蕩電路檢測(cè)方法.

1.振蕩電路

由于石英晶體單元是無(wú)源元件,因此受電源電壓,環(huán)境溫度,電路配置,電路常數(shù),電路板布線圖案等的影響.有兩種主要的操作類(lèi)型:正常操作和異常操作.因此,在設(shè)計(jì)振蕩器電路時(shí),先決條件是晶體單元穩(wěn)定可靠地振蕩.在確認(rèn)之后,將檢查諸如頻率精度,頻率可變量,調(diào)制度,振蕩開(kāi)始時(shí)間,振蕩波形等的以下項(xiàng)目.

2.零件和數(shù)值的作用

圖1

在設(shè)計(jì)振蕩器電路時(shí),有必要認(rèn)識(shí)到每個(gè)元件的作用.因此,表1以使用通用C-MOSIC(Toshiba74HCU04AP)為例說(shuō)明了每個(gè)振蕩器電路(圖1)的作用.從表1可以看出,當(dāng)未安裝反饋電阻(Rf)時(shí),即使電源施加到振蕩器電路,振蕩器也不會(huì)振蕩.另外,如果沒(méi)有連接適當(dāng)值的電阻器,它可能不會(huì)在正常振動(dòng)模式下振蕩,并可能引起諧波振蕩或基波振蕩.通常,基波振蕩器(MHz頻段)的值為1MΩ,該值根據(jù)諧波振蕩器的IC特性和頻率(MHz頻帶)而變化,但是在幾kΩ到幾十kΩ的范圍內(nèi).你.在時(shí)鐘晶體(kHz頻段)的情況下,需要連接10MΩ或更大的電阻器.

表1

限制電阻(Rd)的適當(dāng)值取決于石英晶體振蕩器的類(lèi)型和頻帶,以及外部電容(C1和C2)的值.通過(guò)測(cè)量振蕩器電路特性(負(fù)電阻,激勵(lì)電平等)來(lái)確定精確值.在AT切割振蕩器(MHz頻段)的情況下,經(jīng)驗(yàn)法則成為百Ω站到幾kΩ的表,在音叉式振動(dòng)器(kHz頻帶)的情況下,將在100kΩ~幾百千歐.外部電容的最佳值也根據(jù)振蕩器的類(lèi)型和頻帶,限制電阻的值和振蕩順序而變化,標(biāo)準(zhǔn)值約為3pF至33pF.

3.要考慮的項(xiàng)目和振蕩電路的方法

測(cè)量振蕩頻率:

有必要通過(guò)安裝在電路上的振蕩器的振蕩頻率的正確測(cè)量方法盡可能多地測(cè)量真值.雖然振蕩頻率的測(cè)量通常使用探頭和頻率計(jì),但重要的是如何通過(guò)減小測(cè)量工具的影響來(lái)測(cè)量.由于在頻率測(cè)量方法三種圖案的下方(圖2,圖3,圖4)示出了.最準(zhǔn)確的測(cè)量方法是使用可以在不接觸振蕩電路的情況下進(jìn)行測(cè)量的頻譜分析儀.

在圖2中,晶振電路的輸出在下一級(jí)輸入到逆變器,并測(cè)量緩沖器的輸出,因此它不受探頭的影響.如圖3所示,測(cè)量IC的緩沖輸出(1/1,1/2等),它不受探頭的影響.圖4顯示了IC沒(méi)有緩沖輸出的情況,通過(guò)輸出點(diǎn)(IC的XTALOUT端子)和探頭之間的3pF或更小的小電容進(jìn)行測(cè)量,但是,采用這種方法,輸出波形變小,因此即使可以用示波器確認(rèn)振蕩波形,也可能無(wú)法根據(jù)頻率計(jì)的靈敏度進(jìn)行測(cè)量.在這種情況下,請(qǐng)使用放大器進(jìn)行測(cè)量.

而且,振蕩頻率根據(jù)測(cè)量位置而不同.當(dāng)測(cè)量1個(gè)緩沖器輸出時(shí)測(cè)量2個(gè)振蕩級(jí)的輸出,當(dāng)通過(guò)電容器測(cè)量3個(gè)振蕩級(jí)的輸出時(shí),圖5顯示了上述三個(gè)位置的測(cè)量結(jié)果.除了緩沖器輸出外,由探頭影響測(cè)量的頻率顯示為低.

4.負(fù)電阻的測(cè)量

它是一種測(cè)量,用于確定振蕩電路中存在多少振蕩余量,并且根據(jù)所獲得的值預(yù)測(cè)振蕩的穩(wěn)定性.如果電阻(R)與無(wú)源晶振串聯(lián)連接,如圖6所示,并且該值增加,則諧振器不會(huì)振蕩到某個(gè)電阻值以上.緊接在該振蕩停止之前的電阻值將是負(fù)電阻的值.

[注意事項(xiàng)]注意事項(xiàng)如下.

-使用示波器從振蕩頻率的測(cè)量點(diǎn)來(lái)判斷振蕩波形的存在與否.

-確保工作電壓范圍的最小值足夠.

-更改溫度以確認(rèn)室溫下的測(cè)量結(jié)果.(根據(jù)工作溫度范圍使用干燥器,淬火劑,恒溫槽等).

-與使用的振動(dòng)器的CI標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的車(chē)輛和人的生命安全設(shè)備等的10倍以上10倍以上

-對(duì)于其他應(yīng)用,可以使用5次或更多次作為指導(dǎo).

-注意:但是,這些值可能會(huì)更改,恕不另行通知.

5.激勵(lì)水平的測(cè)量

在所使用的石英振蕩器電路中,測(cè)量振蕩器在工作期間消耗的功率.如圖7所示,使用電流探頭測(cè)量流入振蕩器的電流(i).(我們公司使用P6022/Tektronix)盡管通過(guò)其他方法可以進(jìn)行測(cè)量,但是接觸探頭的方法并不能給出真正的值,因?yàn)殡娏鲝奶筋^流到GND.

計(jì)算公式DL(驅(qū)動(dòng)電平:W)=i2×R1

i(A):電流(有效值)

R1(Ω):振子的串聯(lián)電阻

[注釋]

由于振蕩器的最大操作值通常根據(jù)振蕩器的形狀和振蕩模式而變化,因此請(qǐng)聯(lián)系我們.

6.確認(rèn)異常振蕩

在所使用的振蕩電路中,檢查振蕩器是否可以在正常振蕩模式以外的模式下振蕩.高振蕩模式的簡(jiǎn)單確認(rèn)方法(從基波振蕩到第3泛音的容易度)如圖9所示,當(dāng)Quartz Crystal的振蕩模式是基波時(shí),振蕩器的引線(2)用手指稍微蘸水,關(guān)閉電源,然后打開(kāi)電源后將其打開(kāi),示波器的波形為3.如果不執(zhí)行泛音振蕩,則可以確定不存在異常振蕩的可能性.相反,即使釋放手指,示波器波形也是第3個(gè).當(dāng)執(zhí)行泛音振蕩時(shí),可以判斷存在異常振蕩的可能性.用水潤(rùn)濕手指的原因是在換能器端子之間形成小電阻并且在圖8的電路圖中減小Rf以促進(jìn)高頻振蕩.

7.振蕩電路引起的故障癥狀和對(duì)策示例

在設(shè)計(jì)晶體振蕩器電路時(shí),可能會(huì)出現(xiàn)各種故障癥狀.

例如,

實(shí)際機(jī)器的頻率精度非常嚴(yán)格,但不符合要求的頻率范圍.雖然它是用于調(diào)節(jié)頻率的電路,但是頻率不能被調(diào)節(jié).出現(xiàn)頻率約為正常頻率的三分之一或約三倍.電源打開(kāi)時(shí),振蕩器的振蕩開(kāi)始時(shí)間非常慢.振蕩器不振蕩,或振蕩開(kāi)始的時(shí)間很長(zhǎng).這是一個(gè)癥狀等.

因此,為了防止這種癥狀,至少需要研究上述振蕩電路的基本項(xiàng)目.這里,在不需要改變晶體振蕩器的規(guī)格以解決故障狀態(tài)的情況下,可以相對(duì)容易地執(zhí)行電路側(cè)的對(duì)策.(見(jiàn)表2)然而,即使故障癥狀得到改善,在許多情況下也可能不滿足其他振蕩電路的特性,并且可能發(fā)生另一種故障,因此有必要考慮我們的電路.此外,即使您嘗試對(duì)策案例也無(wú)法解決問(wèn)題,我們會(huì)考慮是否有請(qǐng)求,因此請(qǐng)聯(lián)系銷(xiāo)售代表.