晶体谐振器的振荡裕量,你了解吗?

振荡裕量是指振荡停止的裕量,这是振荡电路中最重要的术语。该裕量是以晶体谐振器电阻为基础的比值,表明振荡电路放大能力的大小。理论上来说,在裕量大于或等于1时,振荡电路可以运行。但是,在振荡裕量接近1时,由于振荡启动时间过长等原因,模块运行可能会失败。可以通过增加振荡裕量来解决此类问题。

计算
可以使用如下方法计算振荡裕量:
振荡裕量 [倍] = |-R|/R1spec
|-R|: 负阻
R1spec: 规范中规定的晶体谐振器等效串联电阻最大值。
请参考晶体谐振器目录或数据表中的R1 spec值。
可以测量实际振荡电路的负阻。
最好使振荡裕量大于或等于5倍。

测量方法
1.测量要求
PCB
晶体谐振器 (具有等效电路常数数据)
电阻 (SMD)
测量仪器 (示波器、频率计数器或是其它可以观察振荡的仪器)

2.将电阻串联到晶体谐振器上,并检查振荡电路是否工作。

振荡电路

3.如果2) 证实有振荡,就增大电阻。如果没有振荡,就减小电阻。
4.找出最大电阻 (=Rs_max) ,即振荡停止前的电阻。
5.用Rs_max测量振荡频率。
6.通过以下公式计算有效电阻RL

通过以下公式计算有效电阻RL

7.通过以下公式计算负阻|-R|: 

通过以下公式计算负阻|-R|

简单方法
1.我们用简单方法来查看一下振荡裕量是否超过5倍。
准备一个晶体谐振器等效串联电阻额定电阻5倍的电阻器。
将准备好的电阻器串联到晶体谐振器上。
检查振荡电路是否正常工作。

2.判断
振荡电路是否正常工作,也就是振荡停止裕量大于等于5倍。
如果振荡电路不工作,振荡停止裕量可能小于5倍。
在振荡停止裕量小于5倍时,最好减小阻尼电阻或是外部负载电阻。(请解释振荡停止的原因,并给出相应的对策

判断
请使用振荡裕量大于5倍的振荡电路。
在实际使用中,从理论上来说,如果振荡裕量大于或等于1倍,应通过振荡电路是否工作来考虑振荡裕量的变化。
如果振荡裕量较低,很可能会出现振荡故障。因此,最好检查一下振荡裕量,并考虑电路条件,以保持足够的振荡裕量。

注意

  • 影响振荡裕量的不仅是晶体谐振器特性,还有组成振荡电路的元件 (MCU、电容器和电阻器) 。因此,在使用MCU组装模块时,最好检查一下振荡裕量。
  • 最好对串联的电阻器进行评估。请不要在实际使用中使用此类电阻器。
  • 最好检查模块的功能。振荡电路的频移很可能会造成模块无法正确工作。
  • 在测量中应当使用夹具和插座,但是它们的杂散会对振荡裕量产生影响。
振荡电路: 测量负阻振荡电路: 测量负阻 (简单方法)

 

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