正常的檢測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的事,但是一般新手少有能夠完整檢測出所有振蕩電路問題.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,也是通過檢測振蕩電路找到原因并解決,接下來我們就看看KDS晶振公司提供的振蕩電路檢測方法.

1.振蕩電路

由于石英晶體單元是無源元件,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型:正常操作和異常操作.因此,在設(shè)計振蕩器電路時,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,振蕩開始時間,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)計振蕩器電路時,有必要認(rèn)識到每個元件的作用.因此,表1以使用通用C-MOSIC(Toshiba74HCU04AP)為例說明了每個振蕩器電路(圖1)的作用.從表1可以看出,當(dāng)未安裝反饋電阻(Rf)時,即使電源施加到振蕩器電路,振蕩器也不會振蕩.另外,如果沒有連接適當(dāng)值的電阻器,它可能不會在正常振動模式下振蕩,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型和頻帶,以及外部電容(C1和C2)的值.通過測量振蕩器電路特性(負(fù)電阻,激勵電平等)來確定精確值.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

測量振蕩頻率:

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

在圖2中,晶振電路的輸出在下一級輸入到逆變器,并測量緩沖器的輸出,因此它不受探頭的影響.如圖3所示,測量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沒有緩沖輸出的情況,通過輸出點(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,也可能無法根據(jù)頻率計的靈敏度進(jìn)行測量.在這種情況下,請使用放大器進(jìn)行測量.

而且,振蕩頻率根據(jù)測量位置而不同.當(dāng)測量1個緩沖器輸出時測量2個振蕩級的輸出,當(dāng)通過電容器測量3個振蕩級的輸出時,圖5顯示了上述三個位置的測量結(jié)果.除了緩沖器輸出外,由探頭影響測量的頻率顯示為低.

4.負(fù)電阻的測量

它是一種測量,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)測振蕩的穩(wěn)定性.如果電阻(R)與無源晶振串聯(lián)連接,如圖6所示,并且該值增加,則諧振器不會振蕩到某個電阻值以上.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量點(diǎn)來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).

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

-對于其他應(yīng)用,可以使用5次或更多次作為指導(dǎo).

-注意:但是,這些值可能會更改,恕不另行通知.

5.激勵水平的測量

在所使用的石英振蕩器電路中,測量振蕩器在工作期間消耗的功率.如圖7所示,使用電流探頭測量流入振蕩器的電流(i).(我們公司使用P6022/Tektronix)盡管通過其他方法可以進(jìn)行測量,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.

計算公式DL(驅(qū)動電平: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,振蕩器的引線(2)用手指稍微蘸水,關(guān)閉電源,然后打開電源后將其打開,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.當(dāng)執(zhí)行泛音振蕩時,可以判斷存在異常振蕩的可能性.用水潤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策示例

在設(shè)計晶體振蕩器電路時,可能會出現(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.電源打開時,振蕩器的振蕩開始時間非常慢.振蕩器不振蕩,或振蕩開始的時間很長.這是一個癥狀等.

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,可以相對容易地執(zhí)行電路側(cè)的對策.(見表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,即使您嘗試對策案例也無法解決問題,我們會考慮是否有請求,因此請聯(lián)系銷售代表.