許多工程師在設計振蕩器電路時並沒有在石英晶體上花費太多精力,認為這是一個仍然可以正常工作的標準功能。實際上,這並不那麽簡單。
振蕩器電路設置了應用的心跳,並且需要在石英晶體及其其他組件之間進行仔細匹配。否則,產生的頻率的準確性會受到影響,甚至在現場應用可能會失敗。
為避免發生此類問題,前期需要對振蕩器電路進行詳細分析,目的是使晶體和電路之間達到最佳匹配。在所謂的“OSF測試”過程中,將檢查以下三個參數:頻率精度、振蕩安全係數(OSF)、驅動器級別。
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振蕩器電路的主要任務是在整個應用周期和所有環境條件下產生穩定、準確的頻率。為了實現這一點,振蕩器電路的總負載電容(CL)必須盡可能接近晶體的標稱負載電容(標稱CL),或者理想地與之匹配。
因此,電路分析的第一步是確定石英晶體在其兩端“看到”的總負載電容(CL)。由於與電路的任何直接接觸都會使測量結果不真實,因此在不接觸的情況下使用近場探頭進行測量,該探頭位於電路上方的一小段距離處。然後將晶體焊接出電路,並用晶體網絡分析儀在標稱CL下進行測量。
總CL與晶體標稱CL的偏差越大,頻率偏差就越大。但是,通過在分析儀中檢查晶體,可以確定需要進行哪些校正才能提高電路的頻率精度。
奶茶视频污下载安装科技的石英晶體諧振器規格書中明確標注負載電容(CL)參數,並提供6pF、9pF、12.5pF、12pF、16pF、20pF等多種選項,幫助工程師精準匹配電路需求。
在第二步驟中,檢查振蕩器電路的振蕩安全性。該術語描述了電路在所有可能的環境條件下快速可靠地啟動的能力。因此,分析著重於電路內的電子電阻。
如圖1所示,電路中與石英串聯了一個新的附加電阻器(R Pot)。然後逐步增加R Pot的電阻,直到振蕩停止。這種方法模擬了“最壞情況的石英”,並揭示了特定振蕩器電路中石英的最大允許阻抗。
以此方式確定的最大阻抗與晶體的ESR,max之比最終導致振蕩安全係數(OSF)。
奶茶视频污下载安装科技的石英晶體諧振器采用低ESR設計,有助於提高振蕩安全係數(OSF),確保在各類應用環境中可靠起振。
為了防止石英過載,要確定作用在石英上的功率。為此,第一步是使用HF電流鉗測量流過石英的電流強度。根據測量結果和已經確定的電路參數計算出石英的“驅動電平”。驅動級別不得超過石英數據表中指定的最大值。
為了計算驅動電平,需要測量流過石英晶體的電流。超過最大驅動電平可能會導致頻率偏差,或者在最壞的情況下甚至會導致石英故障。
奶茶视频污下载安装科技的石英晶體諧振器規格書中明確標注最大驅動電平參數,並提供應用建議,幫助工程師避免過驅動導致的頻率漂移或晶片損壞。
通過這三個測試,振蕩器電路可以良好地集成到預期的應用程序中。但是,如果測試發現有缺陷,則必須對電路進行調整。
例如,如果頻率精度有問題,則電路中負載電容的變化可以減小電路CL和石英晶體的標稱CL之間的差異,從而提高頻率精度。有時也有必要用另一種類型的晶體來替換原來安裝的晶體。
電路的任何更改都意味著必須再次執行此處列出的所有測試。這使得尋找石英和電路之間的完美匹配成為一項費時費力的工作。由於組件的尺寸很小,因此許多工作都是在顯微鏡下完成的。這樣,在開始批量生產之前就可以發現並避免任何問題。
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振蕩器電路設計中的OSF測試是確保石英晶體與電路最佳匹配的關鍵環節,涵蓋頻率精度、振蕩安全係數(OSF)和驅動等級三大參數。通過近場探頭測量總負載電容、R Pot測試確定OSF、HF電流鉗測量驅動電平,可以有效發現並解決電路匹配問題。奶茶视频污下载安装科技將持續以高品質石英晶體產品和專業技術支持,助力客戶實現更可靠的振蕩器電路設計。