晶体晶振频漂和频率振荡差异产生因素和处理

来源：金洛鑫浏览：- 发布日期：2019-07-12 10:40:20【大中小】

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在使用石英晶体的过程中也许你会遇到一些问题,诸如频率温度漂移,停振故障,频率振荡差异等现象,很有人知道发生的原因以及如何补救.晶振一旦出现问题,会对产品千万很大的影响,所以在选择晶体晶振时需要注意品质和生产日期,尽量选择原装正品.金洛鑫电子整理了减小频率温度漂移和频率振荡差异的资料,内容包含了发生的原因以及补救措施,希望可以帮到广大用户和工程师们.

振荡频率随温度漂移似乎不正常.原因是什么?以下因素考虑了振荡频率的异常温度特性.1.驱动电平过高;2.晶体单元的不寻常特征;3.振荡电路元件温度特性的影响;4.驱动电平过高.如果驱动电平超过晶振单元规格中的指定值,则可以确认振荡频率的异常温度特性.它被称为’Dip’或’Activitydip’.驱动电平过高可能会发生这种现象.如下图所示,AT切割晶体的温度特性通常是平滑的三阶曲线.如果有活动倾角,晶振振荡频率的温度特性将会失真.

措施1:要改变阻尼阻力大,通过改变阻尼电阻,反相放大器的输出幅度衰减,实际驱动电平变低.通过这种变化,振荡幅度将下降.因此,最好检查振荡裕度是否超过5倍.另外,需要注意振荡幅度不要变得过小.

措施2:改变外部负载电容小,通过改变外部负载电容,由于Quartz Crystal振荡电路的高阻抗,实际驱动电平变低.在这种情况下,由于负载电容小,实际振荡频率变高.因此,最好检查实际振荡频率是否在您想要的频率范围内.

晶体单元的不寻常特征

如果在频率-温度特性的规范范围内,请检查负载谐振频率的温度特性.此测量需要网络分析仪或阻抗分析仪.如果晶体单元的特性正常,请检查振荡电路中使用的元件的温度特性.

振荡电路元件温度特性的影响

如果外部负载电容或杂散电容因温度变化而改变,则振荡频率将发生变化.请检查它们的温度特性.为避免发生活动下降,必须降低驱动水平,实际振荡频率从标称频率偏移,则将考虑以下原因:

贴片石英晶振的实际驱动电平超过其指定的最大值;实际负载电容与规范中的指定值不同;振荡不正常.晶体单元的实际驱动电平超过其指定的最大值.重要的是晶体单元的实际驱动电平在驱动电平规范内,过高的驱动电平可能导致更高的振荡频率或更大的R1,请参考下面的如何测量驱动电平.

如何测量驱动水平

如果要将驱动器级别调低,可以采取以下措施.

措施1:要改变阻尼阻力大

通过改变阻尼电阻,反相放大器的输出幅度衰减,实际驱动电平变低,通过这种变化,振荡幅度将下降.因此,最好检查振荡裕度是否超过5倍,另外,需要注意振荡幅度不要变得过小.

措施2:改变外部负载电容小

通过改变外部负载电容,由于振荡电路的高阻抗,实际驱动电平变低,在这种情况下,由于谐振器负载电容小,实际振荡频率变高.因此,最好检查实际振荡频率是否在您想要的频率范围内.实际负载电容与规范中的指定值不同,晶体单元的振荡频率按照其规范中规定的负载电容进行分类,因此,如果实际负载电容与规范中规定的负载电容不同,则实际振荡频率可能与晶体单元的标称频率不同.您可以通过以下措施调整此频率差异.

措施1:调整外部负载电容

为了改变外部负载电容,实际振荡频率变低,如果外部负载电容很大,请注意振荡裕度会很低,通过大的外部负载电容,振荡幅度可能很小.

措施2:改变指定不同负载电容的晶体单元

为了应用具有大负载电容的晶体单元,实际振荡频率变高.例如:你需要30MHz的频率,并使用规定频率为30MHz的晶体单元作为负载电容,额定频率为6pF.但是你确认实际振荡从30MHz低至30ppm.实际电路板上的负载电容似乎大于6pF.所以你用8pF作为负载电容改变指定30MHz的压电石英晶体单元.通过这种变化,实际振荡频率从30MHz低至5ppm,您可以调整频率差.

Unbuffer类型

在用C-MOS逆变器构成的振荡电路中,具有单个C-MOS的逆变器,称为“非缓冲型”,效果更好.采用多C-MOS或施密特触发器型的逆变器不适用于振荡电路,因为它们能够在没有晶体单元的情况下启动不希望的振荡.

振荡不正常

振荡电路可能不在石英晶振单元的标称频率附近工作,它被称为“不规则振荡”,如果C-MOS逆变器不是非缓冲型,可能会发生这种情况.通过调节阻尼电阻和外部负载电容,可以减少不规则振荡的可能性.为了从根本上解决这个问题,需要应用具有非缓冲型C-MOS逆变器的IC.当发现不规则振荡时,请联系IC制造商确认C-MOS逆变器是否为非缓冲型.如果您考虑的IC不是非缓冲型,请考虑将IC更换为具有非缓冲型C-MOS逆变器的替代型IC.

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