KDS晶振公司提供的振荡电路检测方法完整版
　　布置合适的晶体振荡电路可以使石英晶振发挥更稳定的性能,金洛鑫电子之前给大家提供过振荡器的检测过程和方法,本篇文章主要是针对石英晶体产品,网络上虽然也有相关的文献资料,但是像这么完整和细致的并不多,因此很多业界人士都一知半解.KDS晶振是海内外知名的石英产品供应商,在石英晶振领域无论是生产还在研发,KDS公司都拥有较大的成就,根据多年的经验,撰写了这篇晶体振荡电路的检查方法.
1.关于振荡电路
　　由于晶体单元是无源组件,因此会受到电源电压,环境温度,电路配置,电路常数,电路板布线图和其他因素的影响.大致有两种类型:正常运行和异常运行.因此,在设计振荡电路时,必须使谐振器单元稳定且可靠地振荡.确认后,将检查频率精度,可变频率,调制系数,振荡开始时间和振荡波形等以下项目.
2.零件和数值的作用
　　设计振荡器电路时,有必要认识到各个组件的作用.因此,表1中以振荡电路(图1)为例,以通用C-MOSIC(东芝74HCU04AP)为例说明了每个电路的作用.

　　根据表1,如果未安装反馈电阻(Rf),则即使向振荡电路加电,谐振器也不会开始振荡.此外,如果未连接适当值的电阻,则在正常振动模式下不会振荡,并且可能会出现泛音振荡或基波振荡.通常,基波振荡器(MHz频段)的值为1MΩ,并且取决于泛音振荡器(MHz频段)的IC特性和频率而有所不同,但范围为几kΩ至几十kΩ.的在音叉型谐振器(kHz频带)的情况下,必须连接10MΩ以上的电阻.

零件编号	各部分名称	条件
Rf	回程	从振荡级逆变器输出侧反馈电流和信号,并且继续振动器的振荡,该值根据振荡顺序而变化.
Rd	极限阻力	控制流入振动器的电流以调节负电阻和激励水平,防止振动器异常振荡,并抑制频率波动.
C1,C2	外接电容	调整负电阻,激励水平和振荡频率.此外,它设置为任意负载能力.

表1
　　限制电阻器(Rd)的合适值取决于谐振器的类型和频带以及外部电容器(C1,C2)的值而变化.精确值是在测量振荡电路的特性(负电阻,激励电平等)之后确定的.作为指导,对于AT切割的振动器(MHz频段),范围是100Ω至几kΩ;对于时钟晶体(kHz),范围是100kΩ至几百kΩ.外部电容器的最佳值根据谐振器的类型和频带,限幅电阻器的值和振荡阶数而变化,并且近似值约为3pF至33pF.
3.振荡电路的检查项目及方法
　　振荡频率的测量:
　　必须使用正确的电路上安装的振子的振荡频率的测量方法来测量真实值.通常,使用探头和频率计数器来测量振荡频率,但是如何减少测量工具的影响是重要的一点.频率测量方法共有3种模式,如下图所示(图2,图3,图4).最准确的测量方法是使用频谱分析仪,该频谱分析仪可以无接触地测量振荡电路.在图2中,振荡电路的输出被输入到下一个反相器,并且对缓冲器的输出进行了测量,因此不受探针的影响.
　　在图3中,缓冲输出(1/1、1/2等)是从IC测量的,因此不受探针的影响.图4显示了IC没有缓冲器输出的情况,并且通过在输出点(ICXTALOUT端子)和探头之间通过一个3pF或更小的小电容进行测量,可以将探头的影响最小化.成为.但是,由于通过这种方法减小了输出波形,因此即使可以用示波器确认石英晶振振荡波形,根据频率计数器的灵敏度也可能无法进行测量.在这种情况下,请使用放大器进行测量.

振荡频率根据测量位置而变化:

　　①测量缓冲输出时②测量:振荡级输出时③通过电容器测量振荡级输出时,图5显示了上述三个位置的测量结果,除了缓冲输出外,在探头的影响下测得的频率显示为低.
4.负电阻的测量
　　这是为了确认晶振振荡电路具有多少振荡余量,并且根据所获得的值来预测振荡稳定性的测量.如图6所示,如果将一个电阻器(R)与振动器串联,并且该值增大,则振动器将不会在某个电阻值以上振荡.即将停止振荡之前的电阻值为负电阻值.

[注意事项]
　　使用示波器从振荡频率的测量点确定是否存在振荡波形.
　　确保在工作电压范围内的最小值足够.
　　通过改变温度在室温下检查测量结果.(根据工作温度范围,使用干燥机,淬火剂,恒温浴等)
　　相对于所用石英晶振的CI标准,与车载和人类生活相关的安全设备等的安全性是其十倍以上.
　　对于其他用途,标准是是否大于等于5倍.
　　*但是,这些参考值如有更改,恕不另行通知.
5.激发水平的测量
　　在要使用的振荡电路中,测量操作期间谐振器消耗的功率.如图7所示,使用电流探头测量流入石英晶振的电流(i).(我们使用P6022/Tektronix)尽管可以使用其他方法进行测量,但使探针接触的方法无法获得真实值,因为电流会从探针流向GND.

6.确认异常振荡
　　在要使用的振荡电路中,检查振荡器是否可能以正常振荡模式以外的其他模式振荡.确定换能器的振荡模式为基本模式时,确认高振荡模式(从基本振荡到第三阶谐波的容易性)的简单方法如图9所示.2),示波器的波形为3.如果没有泛音振荡,则可以判断为没有异常振荡的可能性.相反,示波器波形为3.如果发生泛音振荡,则可以确定存在异常振荡的可能性.用浸水的手指检查的原因是在换能器端子之间形成一个小的电阻,并在图8的电路图中减小Rf以便于在高频范围内振荡.

7.振荡电路引起的故障及对策实例
　　设计晶体振荡电路时,可能会出现各种故障症状.
例如,
　　实际机器上的频率精度非常严格,但是不在所需的频率范围内.
　　尽管电路会调整频率,但无法调整频率.
　　该频率约为正常频率的1/3或3倍.
　　当启动电源时,振动器的振荡开始时间很慢.
　　振动器不振荡,或者开始振荡需要很长时间.
　　因此,为了不引起这种症状,有必要至少检查上述振荡电路的基本项目.这里,如果不需要改变水晶振动子规格来解决该问题,则可以相对容易地进行电路侧的对策.(见表2)
　　但是,即使症状得到改善,在许多情况下也可能无法满足其他振荡器电路的特性,并且可能会发生其他问题.此外,即使尝试对策示例也无法解决问题,我们也会调查是否有要求,因此请与销售人员联系.

问题	原因	措施实例
频移	振动器的负载能力与振荡电路的负载能力不匹配.	更改电路常数(C1,C2).
频移	振动器的负载能力与振荡电路的负载能力不匹配.	更改振动器的负载能力.
频率无法调整	微调电容器的频率可变量不足.	减少微调电容器和固定电容器的容量.
以正常频率的三倍振荡	电路常数与振动器的振荡阶数不匹配.	增加反馈电阻(Rf)的值.
		插入一个限制电阻(Rd).
		增加外部电容器(C1,C2)的值.
以正常频率的三倍振荡	电路常数与振动器的振荡阶数不匹配.	减小反馈电阻(Rf)的值.
		减小极限电阻(Rd)的值.
		减小外部电容器(C1,C2)的值.
振荡器不振荡	电路的负电阻没有裕度.	减小极限电阻(Rd)的值.
振荡器启动时间长	电路的负电阻没有裕度.	减小外部电容器(C1,C2)的值.

表2
　　对以上资料有任何疑问,或者有其他与石英晶振相关问题需要了解的,可以到金洛鑫电子官网http://www.jinluodz.com/上留言,提出你的问题,我们给你想要的回答!
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