KDS晶振公司提供的振蕩電路檢測(cè)方法完整版
來(lái)源：http://www.benpai.com.cn 作者：金洛鑫電子 2019年12月14
KDS晶振公司提供的振蕩電路檢測(cè)方法完整版
布置合適的晶體振蕩電路可以使石英晶振發(fā)揮更穩(wěn)定的性能,金洛鑫電子之前給大家提供過(guò)振蕩器的檢測(cè)過(guò)程和方法,本篇文章主要是針對(duì)石英晶體產(chǎn)品,網(wǎng)絡(luò)上雖然也有相關(guān)的文獻(xiàn)資料,但是像這么完整和細(xì)致的并不多,因此很多業(yè)界人士都一知半解.KDS晶振是海內(nèi)外知名的石英產(chǎn)品供應(yīng)商,在石英晶振領(lǐng)域無(wú)論是生產(chǎn)還在研發(fā),KDS公司都擁有較大的成就,根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn),撰寫(xiě)了這篇晶體振蕩電路的檢查方法.
1.關(guān)于振蕩電路
由于晶體單元是無(wú)源組件,因此會(huì)受到電源電壓,環(huán)境溫度,電路配置,電路常數(shù),電路板布線(xiàn)圖和其他因素的影響.大致有兩種類(lèi)型:正常運(yùn)行和異常運(yùn)行.因此,在設(shè)計(jì)振蕩電路時(shí),必須使諧振器單元穩(wěn)定且可靠地振蕩.確認(rèn)后,將檢查頻率精度,可變頻率,調(diào)制系數(shù),振蕩開(kāi)始時(shí)間和振 蕩波形等以下項(xiàng)目.
2.零件和數(shù)值的作用
設(shè)計(jì)振蕩器電路時(shí),有必要認(rèn)識(shí)到各個(gè)組件的作用.因此,表1中以振蕩電路(圖1)為例,以通用C-MOSIC(東芝74HCU04AP)為例說(shuō)明了每個(gè)電路的作用.
根據(jù)表1,如果未安裝反饋電阻(Rf),則即使向振蕩電路加電,諧振器也不會(huì)開(kāi)始振蕩.此外,如果未連接適當(dāng)值的電阻,則在正常振動(dòng)模式下不會(huì)振蕩,并且可能會(huì)出現(xiàn)泛音振蕩或基波振蕩.通常,基波振蕩器(MHz頻段)的值為1MΩ,并且取決于泛音振蕩器(MHz頻段)的IC特性和頻率而有所不同,但范圍為幾kΩ至幾十kΩ.的在音叉型諧振器(kHz頻帶)的情況下,必須連接10MΩ以上的電阻.
表1
限制電阻器(Rd)的合適值取決于諧振器的類(lèi)型和頻帶以及外部電容器(C1,C2)的值而變化.精確值是在測(cè)量振蕩電路的特性(負(fù)電阻,激勵(lì)電平等)之后確定的.作為指導(dǎo),對(duì)于A(yíng)T切割的振動(dòng)器(MHz頻段),范圍是100Ω至幾kΩ;對(duì)于時(shí)鐘晶體(kHz),范圍是100kΩ至幾百kΩ.外部電容器的最佳值根據(jù)諧振器的類(lèi)型和頻帶,限幅電阻器的值和振蕩階數(shù)而變化,并且近似值約為3pF至33pF.
3.振蕩電路的檢查項(xiàng)目及方法
振蕩頻率的測(cè)量:
必須使用正確的電路上安裝的振子的振蕩頻率的測(cè)量方法來(lái)測(cè)量真實(shí)值.通常,使用探頭和頻率計(jì)數(shù)器來(lái)測(cè)量振蕩頻率,但是如何減少測(cè)量工具的影響是重要的一點(diǎn).頻率測(cè)量方法共有3種模式,如下圖所示(圖2,圖3,圖4).最準(zhǔn)確的測(cè)量方法是使用頻譜分析儀,該頻譜分析儀可以無(wú)接觸地測(cè)量振蕩電路.在圖2中,振蕩電路的輸出被輸入到下一個(gè)反相器,并且對(duì)緩沖器的輸出進(jìn)行了測(cè)量,因此不受探針的影響.
在圖3中,緩沖輸出(1/1、1/2等)是從IC測(cè)量的,因此不受探針的影響.圖4顯示了IC沒(méi)有緩沖器輸出的情況,并且通過(guò)在輸出點(diǎn)(ICXTALOUT端子)和探頭之間通過(guò)一個(gè)3pF或更小的小電容進(jìn)行測(cè)量,可以將探頭的影響最小化.成為.但是,由于通過(guò)這種方法減小了輸出波形,因此即使可以用示波器確認(rèn)石英晶振振蕩波形,根據(jù)頻率計(jì)數(shù)器的靈敏度也可能無(wú)法進(jìn)行測(cè)量.在這種情況下,請(qǐng)使用放大器進(jìn)行測(cè)量.
4.負(fù)電阻的測(cè)量
這是為了確認(rèn)晶振振蕩電路具有多少振蕩余量,并且根據(jù)所獲得的值來(lái)預(yù)測(cè)振蕩穩(wěn)定性的測(cè)量.如圖6所示,如果將一個(gè)電阻器(R)與振動(dòng)器串聯(lián),并且該值增大,則振動(dòng)器將不會(huì)在某個(gè)電阻值以上振蕩.即將停止振蕩之前的電阻值為負(fù)電阻值.
[注意事項(xiàng)]
使用示波器從振蕩頻率的測(cè)量點(diǎn)確定是否存在振蕩波形.
確保在工作電壓范圍內(nèi)的最小值足夠.
通過(guò)改變溫度在室溫下檢查測(cè)量結(jié)果.(根據(jù)工作溫度范圍,使用干燥機(jī),淬火劑,恒溫浴等)
相對(duì)于所用石英晶振的CI標(biāo)準(zhǔn),與車(chē)載和人類(lèi)生活相關(guān)的安全設(shè)備等的安全性是其十倍以上.
對(duì)于其他用途,標(biāo)準(zhǔn)是是否大于等于5倍.
*但是,這些參考值如有更改,恕不另行通知.
5.激發(fā)水平的測(cè)量
在要使用的振蕩電路中,測(cè)量操作期間諧振器消耗的功率.如圖7所示,使用電流探頭測(cè)量流入石英晶振的電流(i).(我們使用P6022/Tektronix)盡管可以使用其他方法進(jìn)行測(cè)量,但使探針接觸的方法無(wú)法獲得真實(shí)值,因?yàn)殡娏鲿?huì)從探針流向GND.
6.確認(rèn)異常振蕩
在要使用的振蕩電路中,檢查振蕩器是否可能以正常振蕩模式以外的其他模式振蕩.確定換能器的振蕩模式為基本模式時(shí),確認(rèn)高振蕩模式(從基本振蕩到第三階諧波的容易性)的簡(jiǎn)單方法如圖9所示.2),示波器的波形為3.如果沒(méi)有泛音振蕩,則可以判斷為沒(méi)有異常振蕩的可能性.相反,示波器波形為3.如果發(fā)生泛音振蕩,則可以確定存在異常振蕩的可能性.用浸水的手指檢查的原因是在換能器端子之間形成一個(gè)小的電阻,并在圖8的電路圖中減小Rf以便于在高頻范圍內(nèi)振蕩.
7.振蕩電路引起的故障及對(duì)策實(shí)例
設(shè)計(jì)晶體振蕩電路時(shí),可能會(huì)出現(xiàn)各種故障癥狀.
例如,
實(shí)際機(jī)器上的頻率精度非常嚴(yán)格,但是不在所需的頻率范圍內(nèi).
盡管電路會(huì)調(diào)整頻率,但無(wú)法調(diào)整頻率.
該頻率約為正常頻率的1/3或3倍.
當(dāng)啟動(dòng)電源時(shí),振動(dòng)器的振蕩開(kāi)始時(shí)間很慢.
振動(dòng)器不振蕩,或者開(kāi)始振蕩需要很長(zhǎng)時(shí)間.
因此,為了不引起這種癥狀,有必要至少檢查上述振蕩電路的基本項(xiàng)目.這里,如果不需要改變水晶振動(dòng)子規(guī)格來(lái)解決該問(wèn)題,則可以相對(duì)容易地進(jìn)行電路側(cè)的對(duì)策.(見(jiàn)表2)
但是,即使癥狀得到改善,在許多情況下也可能無(wú)法滿(mǎn)足其他振蕩器電路的特性,并且可能會(huì)發(fā)生其他問(wèn)題.此外,即使嘗試對(duì)策示例也無(wú)法解決問(wèn)題,我們也會(huì)調(diào)查是否有要求,因此請(qǐng)與銷(xiāo)售人員聯(lián)系.
表2
對(duì)以上資料有任何疑問(wèn),或者有其他與石英晶振相關(guān)問(wèn)題需要了解的,可以到金洛鑫電子官網(wǎng)http://www.benpai.com.cn/上留言,提出你的問(wèn)題,我們給你想要的回答!
KDS晶振公司提供的振蕩電路檢測(cè)方法完整版
布置合適的晶體振蕩電路可以使石英晶振發(fā)揮更穩(wěn)定的性能,金洛鑫電子之前給大家提供過(guò)振蕩器的檢測(cè)過(guò)程和方法,本篇文章主要是針對(duì)石英晶體產(chǎn)品,網(wǎng)絡(luò)上雖然也有相關(guān)的文獻(xiàn)資料,但是像這么完整和細(xì)致的并不多,因此很多業(yè)界人士都一知半解.KDS晶振是海內(nèi)外知名的石英產(chǎn)品供應(yīng)商,在石英晶振領(lǐng)域無(wú)論是生產(chǎn)還在研發(fā),KDS公司都擁有較大的成就,根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn),撰寫(xiě)了這篇晶體振蕩電路的檢查方法.
1.關(guān)于振蕩電路
由于晶體單元是無(wú)源組件,因此會(huì)受到電源電壓,環(huán)境溫度,電路配置,電路常數(shù),電路板布線(xiàn)圖和其他因素的影響.大致有兩種類(lèi)型:正常運(yùn)行和異常運(yùn)行.因此,在設(shè)計(jì)振蕩電路時(shí),必須使諧振器單元穩(wěn)定且可靠地振蕩.確認(rèn)后,將檢查頻率精度,可變頻率,調(diào)制系數(shù),振蕩開(kāi)始時(shí)間和振 蕩波形等以下項(xiàng)目.
2.零件和數(shù)值的作用
設(shè)計(jì)振蕩器電路時(shí),有必要認(rèn)識(shí)到各個(gè)組件的作用.因此,表1中以振蕩電路(圖1)為例,以通用C-MOSIC(東芝74HCU04AP)為例說(shuō)明了每個(gè)電路的作用.
| 零件編號(hào) | 各部分名稱(chēng) | 條件 |
| Rf | 回程 | 從振蕩級(jí)逆變器輸出側(cè)反饋電流和信號(hào),并且繼續(xù)振動(dòng)器的振蕩,該值根據(jù)振蕩順序而變化. |
| Rd | 極限阻力 | 控制流入振動(dòng)器的電流以調(diào)節(jié)負(fù)電阻和激勵(lì)水平,防止振動(dòng)器異常振蕩,并抑制頻率波動(dòng). |
| C1,C2 | 外接電容 | 調(diào)整負(fù)電阻,激勵(lì)水平和振蕩頻率.此外,它設(shè)置為任意負(fù)載能力. |
限制電阻器(Rd)的合適值取決于諧振器的類(lèi)型和頻帶以及外部電容器(C1,C2)的值而變化.精確值是在測(cè)量振蕩電路的特性(負(fù)電阻,激勵(lì)電平等)之后確定的.作為指導(dǎo),對(duì)于A(yíng)T切割的振動(dòng)器(MHz頻段),范圍是100Ω至幾kΩ;對(duì)于時(shí)鐘晶體(kHz),范圍是100kΩ至幾百kΩ.外部電容器的最佳值根據(jù)諧振器的類(lèi)型和頻帶,限幅電阻器的值和振蕩階數(shù)而變化,并且近似值約為3pF至33pF.
3.振蕩電路的檢查項(xiàng)目及方法
振蕩頻率的測(cè)量:
必須使用正確的電路上安裝的振子的振蕩頻率的測(cè)量方法來(lái)測(cè)量真實(shí)值.通常,使用探頭和頻率計(jì)數(shù)器來(lái)測(cè)量振蕩頻率,但是如何減少測(cè)量工具的影響是重要的一點(diǎn).頻率測(cè)量方法共有3種模式,如下圖所示(圖2,圖3,圖4).最準(zhǔn)確的測(cè)量方法是使用頻譜分析儀,該頻譜分析儀可以無(wú)接觸地測(cè)量振蕩電路.在圖2中,振蕩電路的輸出被輸入到下一個(gè)反相器,并且對(duì)緩沖器的輸出進(jìn)行了測(cè)量,因此不受探針的影響.
在圖3中,緩沖輸出(1/1、1/2等)是從IC測(cè)量的,因此不受探針的影響.圖4顯示了IC沒(méi)有緩沖器輸出的情況,并且通過(guò)在輸出點(diǎn)(ICXTALOUT端子)和探頭之間通過(guò)一個(gè)3pF或更小的小電容進(jìn)行測(cè)量,可以將探頭的影響最小化.成為.但是,由于通過(guò)這種方法減小了輸出波形,因此即使可以用示波器確認(rèn)石英晶振振蕩波形,根據(jù)頻率計(jì)數(shù)器的靈敏度也可能無(wú)法進(jìn)行測(cè)量.在這種情況下,請(qǐng)使用放大器進(jìn)行測(cè)量.
振蕩頻率根據(jù)測(cè)量位置而變化:
①測(cè)量緩沖輸出時(shí)②測(cè)量:振蕩級(jí)輸出時(shí)③通過(guò)電容器測(cè)量振蕩級(jí)輸出時(shí),圖5顯示了上述三個(gè)位置的測(cè)量結(jié)果,除了緩沖輸出外,在探頭的影響下測(cè)得的頻率顯示為低.4.負(fù)電阻的測(cè)量
這是為了確認(rèn)晶振振蕩電路具有多少振蕩余量,并且根據(jù)所獲得的值來(lái)預(yù)測(cè)振蕩穩(wěn)定性的測(cè)量.如圖6所示,如果將一個(gè)電阻器(R)與振動(dòng)器串聯(lián),并且該值增大,則振動(dòng)器將不會(huì)在某個(gè)電阻值以上振蕩.即將停止振蕩之前的電阻值為負(fù)電阻值.
使用示波器從振蕩頻率的測(cè)量點(diǎn)確定是否存在振蕩波形.
確保在工作電壓范圍內(nèi)的最小值足夠.
通過(guò)改變溫度在室溫下檢查測(cè)量結(jié)果.(根據(jù)工作溫度范圍,使用干燥機(jī),淬火劑,恒溫浴等)
相對(duì)于所用石英晶振的CI標(biāo)準(zhǔn),與車(chē)載和人類(lèi)生活相關(guān)的安全設(shè)備等的安全性是其十倍以上.
對(duì)于其他用途,標(biāo)準(zhǔn)是是否大于等于5倍.
*但是,這些參考值如有更改,恕不另行通知.
5.激發(fā)水平的測(cè)量
在要使用的振蕩電路中,測(cè)量操作期間諧振器消耗的功率.如圖7所示,使用電流探頭測(cè)量流入石英晶振的電流(i).(我們使用P6022/Tektronix)盡管可以使用其他方法進(jìn)行測(cè)量,但使探針接觸的方法無(wú)法獲得真實(shí)值,因?yàn)殡娏鲿?huì)從探針流向GND.
在要使用的振蕩電路中,檢查振蕩器是否可能以正常振蕩模式以外的其他模式振蕩.確定換能器的振蕩模式為基本模式時(shí),確認(rèn)高振蕩模式(從基本振蕩到第三階諧波的容易性)的簡(jiǎn)單方法如圖9所示.2),示波器的波形為3.如果沒(méi)有泛音振蕩,則可以判斷為沒(méi)有異常振蕩的可能性.相反,示波器波形為3.如果發(fā)生泛音振蕩,則可以確定存在異常振蕩的可能性.用浸水的手指檢查的原因是在換能器端子之間形成一個(gè)小的電阻,并在圖8的電路圖中減小Rf以便于在高頻范圍內(nèi)振蕩.
設(shè)計(jì)晶體振蕩電路時(shí),可能會(huì)出現(xiàn)各種故障癥狀.
例如,
實(shí)際機(jī)器上的頻率精度非常嚴(yán)格,但是不在所需的頻率范圍內(nèi).
盡管電路會(huì)調(diào)整頻率,但無(wú)法調(diào)整頻率.
該頻率約為正常頻率的1/3或3倍.
當(dāng)啟動(dòng)電源時(shí),振動(dòng)器的振蕩開(kāi)始時(shí)間很慢.
振動(dòng)器不振蕩,或者開(kāi)始振蕩需要很長(zhǎng)時(shí)間.
因此,為了不引起這種癥狀,有必要至少檢查上述振蕩電路的基本項(xiàng)目.這里,如果不需要改變水晶振動(dòng)子規(guī)格來(lái)解決該問(wèn)題,則可以相對(duì)容易地進(jìn)行電路側(cè)的對(duì)策.(見(jiàn)表2)
但是,即使癥狀得到改善,在許多情況下也可能無(wú)法滿(mǎn)足其他振蕩器電路的特性,并且可能會(huì)發(fā)生其他問(wèn)題.此外,即使嘗試對(duì)策示例也無(wú)法解決問(wèn)題,我們也會(huì)調(diào)查是否有要求,因此請(qǐng)與銷(xiāo)售人員聯(lián)系.
| 問(wèn)題 | 原因 | 措施實(shí)例 |
| 頻移 | 振動(dòng)器的負(fù)載能力與振蕩電路的負(fù)載能力不匹配. | 更改電路常數(shù)(C1,C2). |
| 更改振動(dòng)器的負(fù)載能力. | ||
| 頻率無(wú)法調(diào)整 | 微調(diào)電容器的頻率可變量不足. | 減少微調(diào)電容器和固定電容器的容量. |
| 以正常頻率的三倍振蕩 | 電路常數(shù)與振動(dòng)器的振蕩階數(shù)不匹配. | 增加反饋電阻(Rf)的值. |
| 插入一個(gè)限制電阻(Rd). | ||
| 增加外部電容器(C1,C2)的值. | ||
| 以正常頻率的三倍振蕩 | 電路常數(shù)與振動(dòng)器的振蕩階數(shù)不匹配. | 減小反饋電阻(Rf)的值. |
| 減小極限電阻(Rd)的值. | ||
| 減小外部電容器(C1,C2)的值. | ||
| 振蕩器不振蕩 | 電路的負(fù)電阻沒(méi)有裕度. | 減小極限電阻(Rd)的值. |
| 振蕩器啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng) | 減小外部電容器(C1,C2)的值. |
對(duì)以上資料有任何疑問(wèn),或者有其他與石英晶振相關(guān)問(wèn)題需要了解的,可以到金洛鑫電子官網(wǎng)http://www.benpai.com.cn/上留言,提出你的問(wèn)題,我們給你想要的回答!
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