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晶體晶振頻漂和頻率振蕩差異產生因素和處理
在使用石英晶體的過程中也許你會遇到一些問題,諸如頻率溫度漂移,停振故障,頻率振蕩差異等現(xiàn)象,很有人知道發(fā)生的原因以及如何補救.晶振一旦出現(xiàn)問題,會對產品千萬很大的影響,所以在選擇晶體晶振時需要注意品質和生產日期,盡量選擇原裝正品.金洛鑫電子整理了減小頻率溫度漂移和頻率振蕩差異的資料,內容包含了發(fā)生的原因以及補救措施,希望可以幫到廣大用戶和工程師們.
振蕩頻率隨溫度漂移似乎不正常.原因是什么?以下因素考慮了振蕩頻率的異常溫度特性.1.驅動電平過高;2.晶體單元的不尋常特征;3.振蕩電路元件溫度特性的影響;4.驅動電平過高.如果驅動電平超過晶振單元規(guī)格中的指定值,則可以確認振蕩頻率的異常溫度特性.它被稱為’Dip’或’Activitydip’.驅動電平過高可能會發(fā)生這種現(xiàn)象.如下圖所示,AT切割晶體的溫度特性通常是平滑的三階曲線.如果有活動傾角,晶振振蕩頻率的溫度特性將會失真.
措施1:要改變阻尼阻力大,通過改變阻尼電阻,反相放大器的輸出幅度衰減,實際驅動電平變低.通過這種變化,振蕩幅度將下降.因此,最好檢查振蕩裕度是否超過5倍.另外,需要注意振蕩幅度不要變得過小.
措施2:改變外部負載電容小,通過改變外部負載電容,由于Quartz Crystal振蕩電路的高阻抗,實際驅動電平變低.在這種情況下,由于負載電容小,實際振蕩頻率變高.因此,最好檢查實際振蕩頻率是否在您想要的頻率范圍內.
晶體單元的不尋常特征
如果在頻率-溫度特性的規(guī)范范圍內,請檢查負載諧振頻率的溫度特性.此測量需要網絡分析儀或阻抗分析儀.如果晶體單元的特性正常,請檢查振蕩電路中使用的元件的溫度特性.
振蕩電路元件溫度特性的影響
如果外部負載電容或雜散電容因溫度變化而改變,則振蕩頻率將發(fā)生變化.請檢查它們的溫度特性.為避免發(fā)生活動下降,必須降低驅動水平,實際振蕩頻率從標稱頻率偏移,則將考慮以下原因:
貼片石英晶振的實際驅動電平超過其指定的最大值;實際負載電容與規(guī)范中的指定值不同;振蕩不正常.晶體單元的實際驅動電平超過其指定的最大值.重要的是晶體單元的實際驅動電平在驅動電平規(guī)范內,過高的驅動電平可能導致更高的振蕩頻率或更大的R1,請參考下面的如何測量驅動電平.
如何測量驅動水平
如果要將驅動器級別調低,可以采取以下措施.
措施1:要改變阻尼阻力大
通過改變阻尼電阻,反相放大器的輸出幅度衰減,實際驅動電平變低,通過這種變化,振蕩幅度將下降.因此,最好檢查振蕩裕度是否超過5倍,另外,需要注意振蕩幅度不要變得過小.
措施2:改變外部負載電容小
通過改變外部負載電容,由于振蕩電路的高阻抗,實際驅動電平變低,在這種情況下,由于諧振器負載電容小,實際振蕩頻率變高.因此,最好檢查實際振蕩頻率是否在您想要的頻率范圍內.實際負載電容與規(guī)范中的指定值不同,晶體單元的振蕩頻率按照其規(guī)范中規(guī)定的負載電容進行分類,因此,如果實際負載電容與規(guī)范中規(guī)定的負載電容不同,則實際振蕩頻率可能與晶體單元的標稱頻率不同.您可以通過以下措施調整此頻率差異.
措施1:調整外部負載電容
為了改變外部負載電容,實際振蕩頻率變低,如果外部負載電容很大,請注意振蕩裕度會很低,通過大的外部負載電容,振蕩幅度可能很小.
措施2:改變指定不同負載電容的晶體單元
為了應用具有大負載電容的晶體單元,實際振蕩頻率變高.例如:你需要30MHz的頻率,并使用規(guī)定頻率為30MHz的晶體單元作為負載電容,額定頻率為6pF.但是你確認實際振蕩從30MHz低至30ppm.實際電路板上的負載電容似乎大于6pF.所以你用8pF作為負載電容改變指定30MHz的壓電石英晶體單元.通過這種變化,實際振蕩頻率從30MHz低至5ppm,您可以調整頻率差.
Unbuffer類型
在用C-MOS逆變器構成的振蕩電路中,具有單個C-MOS的逆變器,稱為“非緩沖型”,效果更好.采用多C-MOS或施密特觸發(fā)器型的逆變器不適用于振蕩電路,因為它們能夠在沒有晶體單元的情況下啟動不希望的振蕩.
振蕩不正常
振蕩電路可能不在石英晶振單元的標稱頻率附近工作,它被稱為“不規(guī)則振蕩”,如果C-MOS逆變器不是非緩沖型,可能會發(fā)生這種情況.通過調節(jié)阻尼電阻和外部負載電容,可以減少不規(guī)則振蕩的可能性.為了從根本上解決這個問題,需要應用具有非緩沖型C-MOS逆變器的IC.當發(fā)現(xiàn)不規(guī)則振蕩時,請聯(lián)系IC制造商確認C-MOS逆變器是否為非緩沖型.如果您考慮的IC不是非緩沖型,請考慮將IC更換為具有非緩沖型C-MOS逆變器的替代型IC.
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