工程師在進(jìn)行晶體諧振器的電路評(píng)估時(shí)，常常碰到一些困難。比如，當(dāng)振蕩電路不適合時(shí)，有可能會(huì)發(fā)生「不開(kāi)機(jī)」、「不通信」、「誤動(dòng)作」等問(wèn)題。

進(jìn)行晶體諧振器的電路評(píng)估時(shí)，您碰到過(guò)這樣的問(wèn)題嗎？

這些問(wèn)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(wèn)題發(fā)生，同時(shí)保證穩(wěn)定的振蕩，有必要選擇最佳的電路設(shè)計(jì)。

我們?cè)谶@里為您介紹擁有豐富電路評(píng)估經(jīng)驗(yàn)的村田製作所所提供的關(guān)于電路評(píng)估的方法。

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

目次：晶體諧振器的電路評(píng)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(cè)量

介紹振蕩裕量的計(jì)算方法和負(fù)電阻的測(cè)量方法。

第三講 ： 驅(qū)動(dòng)功率測(cè)量

介紹驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算示例和驅(qū)動(dòng)功率的測(cè)量方法。

第四講 ： 振蕩頻率測(cè)量

振蕩頻率的測(cè)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(diǎn)。

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(cè)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(cè)試步驟。

晶體諧振器的基礎(chǔ)知識(shí)

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晶體諧振器的FAQ

第二講 ： 振蕩裕量測(cè)量

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

基礎(chǔ)知識(shí)～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(yǔ)。

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(lái)說(shuō)，在裕量大于或等于1時(shí)，振蕩電路可以運(yùn)行。但是，在振蕩裕量接近1時(shí)，由于振蕩啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等原因，模塊運(yùn)行可能會(huì)失敗?？梢酝ㄟ^(guò)增加振蕩裕量來(lái)解決此類問(wèn)題。

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測(cè)量-計(jì)算

振蕩裕量可以使用如下方法計(jì)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(qǐng)參考晶體諧振器目錄或數(shù)據(jù)表中的R1 spec值?？梢詼y(cè)量實(shí)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(cè)量-方法

1. 測(cè)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(cè)量?jī)x器 （示波器、頻率計(jì)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(cè)量負(fù)阻時(shí)，將電阻串聯(lián)到晶體諧振器上。這個(gè)串聯(lián)電阻并不在實(shí)際中使用。

3. 如果2） 證實(shí)有振蕩，就增大電阻。如果沒(méi)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(cè)量振蕩頻率。

6. 通過(guò)以下公式計(jì)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(guò)以下公式計(jì)算負(fù)阻|-R|：

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測(cè)量-簡(jiǎn)單方法

我們可以用簡(jiǎn)單方法來(lái)查看一下振蕩裕量是否超過(guò)5倍：

準(zhǔn)備一個(gè)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(shí)，最好減小阻尼電阻或是外部負(fù)載電阻。

例如，針對(duì)下列電路需確定振蕩裕量是否超過(guò)5，可以用這種簡(jiǎn)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(dòng)并持續(xù)，那么這個(gè)電路的振蕩裕量就超過(guò)了5倍。

振蕩電路： 測(cè)量負(fù)阻 （簡(jiǎn)單方法）

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判斷

請(qǐng)使用振蕩裕量大于5倍的振蕩電路。

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

如果振蕩裕量較低，很可能會(huì)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(shí)，盡量檢查一下振蕩裕量。

2. 盡量對(duì)串聯(lián)的電阻器進(jìn)行評(píng)估。請(qǐng)不要在實(shí)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(huì)造成模塊無(wú)法正確工作。

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