正常的检测和布置晶体晶振的振荡电路,可以使晶振的性能和寿命得到提高,人们使用石英晶振已经一百多年了,布局振荡电路是信手拈来的事,但是一般新手少有能够完整检测出所有振荡电路问题.振荡电路是晶体和振荡器所有的载体,决定了产品的使用情况,寿命,性能,功能等.当晶振发生故障,停振或不起振时,也是通过检测振荡电路找到原因并解决,接下来我们就看看KDS晶振公司提供的振荡电路检测方法.

1.振荡电路

由于石英晶体单元是无源元件,因此受电源电压,环境温度,电路配置,电路常数,电路板布线图案等的影响.有两种主要的操作类型:正常操作和异常操作.因此,在设计振荡器电路时,先决条件是晶体单元稳定可靠地振荡.在确认之后,将检查诸如频率精度,频率可变量,调制度,振荡开始时间,振荡波形等的以下项目.

2.零件和数值的作用

图1

在设计振荡器电路时,有必要认识到每个元件的作用.因此,表1以使用通用C-MOSIC(Toshiba74HCU04AP)为例说明了每个振荡器电路(图1)的作用.从表1可以看出,当未安装反馈电阻(Rf)时,即使电源施加到振荡器电路,振荡器也不会振荡.另外,如果没有连接适当值的电阻器,它可能不会在正常振动模式下振荡,并可能引起谐波振荡或基波振荡.通常,基波振荡器(MHz频段)的值为1MΩ,该值根据谐波振荡器的IC特性和频率(MHz频带)而变化,但是在几kΩ到几十kΩ的范围内.你.在时钟晶体(kHz频段)的情况下,需要连接10MΩ或更大的电阻器.

表1

限制电阻(Rd)的适当值取决于石英晶体振荡器的类型和频带,以及外部电容(C1和C2)的值.通过测量振荡器电路特性(负电阻,激励电平等)来确定精确值.在AT切割振荡器(MHz频段)的情况下,经验法则成为百Ω站到几kΩ的表,在音叉式振动器(kHz频带)的情况下,将在100kΩ~几百千欧.外部电容的最佳值也根据振荡器的类型和频带,限制电阻的值和振荡顺序而变化,标准值约为3pF至33pF.

3.要考虑的项目和振荡电路的方法

测量振荡频率:

有必要通过安装在电路上的振荡器的振荡频率的正确测量方法尽可能多地测量真值.虽然振荡频率的测量通常使用探头和频率计,但重要的是如何通过减小测量工具的影响来测量.由于在频率测量方法三种图案的下方(图2,图3,图4)示出了.最准确的测量方法是使用可以在不接触振荡电路的情况下进行测量的频谱分析仪.

在图2中,晶振电路的输出在下一级输入到逆变器,并测量缓冲器的输出,因此它不受探头的影响.如图3所示,测量IC的缓冲输出(1/1,1/2等),它不受探头的影响.图4显示了IC没有缓冲输出的情况,通过输出点(IC的XTALOUT端子)和探头之间的3pF或更小的小电容进行测量,但是,采用这种方法,输出波形变小,因此即使可以用示波器确认振荡波形,也可能无法根据频率计的灵敏度进行测量.在这种情况下,请使用放大器进行测量.

而且,振荡频率根据测量位置而不同.当测量1个缓冲器输出时测量2个振荡级的输出,当通过电容器测量3个振荡级的输出时,图5显示了上述三个位置的测量结果.除了缓冲器输出外,由探头影响测量的频率显示为低.

4.负电阻的测量

它是一种测量,用于确定振荡电路中存在多少振荡余量,并且根据所获得的值预测振荡的稳定性.如果电阻(R)与无源晶振串联连接,如图6所示,并且该值增加,则谐振器不会振荡到某个电阻值以上.紧接在该振荡停止之前的电阻值将是负电阻的值.

[注意事项]注意事项如下.

-使用示波器从振荡频率的测量点来判断振荡波形的存在与否.

-确保工作电压范围的最小值足够.

-更改温度以确认室温下的测量结果.(根据工作温度范围使用干燥器,淬火剂,恒温槽等).

-与使用的振动器的CI标准相关的车辆和人的生命安全设备等的10倍以上10倍以上

-对于其他应用,可以使用5次或更多次作为指导.

-注意:但是,这些值可能会更改,恕不另行通知.

5.激励水平的测量

在所使用的石英振荡器电路中,测量振荡器在工作期间消耗的功率.如图7所示,使用电流探头测量流入振荡器的电流(i).(我们公司使用P6022/Tektronix)尽管通过其他方法可以进行测量,但是接触探头的方法并不能给出真正的值,因为电流从探头流到GND.

计算公式DL(驱动电平:W)=i2×R1

i(A):电流(有效值)

R1(Ω):振子的串联电阻

[注释]

由于振荡器的最大操作值通常根据振荡器的形状和振荡模式而变化,因此请联系我们.

6.确认异常振荡

在所使用的振荡电路中,检查振荡器是否可以在正常振荡模式以外的模式下振荡.高振荡模式的简单确认方法(从基波振荡到第3泛音的容易度)如图9所示,当Quartz Crystal的振荡模式是基波时,振荡器的引线(2)用手指稍微蘸水,关闭电源,然后打开电源后将其打开,示波器的波形为3.如果不执行泛音振荡,则可以确定不存在异常振荡的可能性.相反,即使释放手指,示波器波形也是第3个.当执行泛音振荡时,可以判断存在异常振荡的可能性.用水润湿手指的原因是在换能器端子之间形成小电阻并且在图8的电路图中减小Rf以促进高频振荡.

7.振荡电路引起的故障症状和对策示例

在设计晶体振荡器电路时,可能会出现各种故障症状.

例如,

实际机器的频率精度非常严格,但不符合要求的频率范围.虽然它是用于调节频率的电路,但是频率不能被调节.出现频率约为正常频率的三分之一或约三倍.电源打开时,振荡器的振荡开始时间非常慢.振荡器不振荡,或振荡开始的时间很长.这是一个症状等.

因此,为了防止这种症状,至少需要研究上述振荡电路的基本项目.这里,在不需要改变晶体振荡器的规格以解决故障状态的情况下,可以相对容易地执行电路侧的对策.(见表2)然而,即使故障症状得到改善,在许多情况下也可能不满足其他振荡电路的特性,并且可能发生另一种故障,因此有必要考虑我们的电路.此外,即使您尝试对策案例也无法解决问题,我们会考虑是否有请求,因此请联系销售代表.