晶振在智能手機、數碼電子、汽車系統等領域有著重要地位,一直以來作為電路板”心臟”之稱的關鍵元件。晶振從插件發展至今各種類別的貼片晶振封裝,使用量仍在不斷上升。為什么會有晶振振蕩頻率偏差的問題呢?該如何解決?
如果晶振實際振蕩頻率偏離標稱頻率,將考慮以下原因:
晶振的實際驅動水平超過了指定的值,實際負載電容與規格中的規定值不同,振蕩不正常
1.晶振的實際驅動水平超過了指定的值
晶振的實際驅動級別在驅動級別規格之內很重要,過多的驅動水平可能會導致更高的石英晶體振蕩頻率或更大的R1,如果要降低驅動器級別,可以采取以下措施。
措施1:大改變阻尼電阻
通過大幅度改變阻尼電阻,反相放大器的輸出幅度將衰減,實際驅動電平將變低。通過這種變化,振蕩余量將下降。因此檢查振蕩余量是否超過5倍,另外,需要注意振蕩幅度不要過小。
措施2:減小外部負載電容
通過減小外部負載電容,由于振蕩電路的高阻抗,實際貼片石英晶振驅動電平變低。在這種情況下,實際的振蕩頻率由于負載電容小而變高。因此,檢查實際振蕩頻率是否在所需的頻率范圍內。
2.實際晶振晶體負載電容與規格中的規定值不同
晶體單元的振蕩頻率按其規格中指定的負載電容排序,因此,如果實際負載電容與規范中指定的負載電容不同,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。
措施1: 調整外部負載電容
為了使外部負載電容變大,實際SMD晶振的振蕩頻率變低。請注意,如果外部負載電容較大,則振蕩容限將較低。外部負載電容較大時,振蕩幅度可能會很小。
措施2: 更換指定不同負載電容的晶振單元
為了使用規定的大負載電容的晶體單元,實際的振蕩頻率會變高。例如需要30MHz的頻率,并應用一個標稱頻率為30MHz的晶振,負載電容為6pF。但是您可以確定,從30MHz開始實際振蕩頻率低30ppm。實際電路板上的負載電容似乎大于6pF。因此,您將指定為30MHz的晶振單元更改為8pF作為負載電容,通過此更改,實際的振蕩頻率從30MHz開始低5ppm,您可以調整頻率差。
3.振蕩不正常
振蕩電路可能不在晶振的標稱頻率附近工作,這稱為“不規則振蕩”。如果C-MOS反相器不是非緩沖類型,則可能會發生。通過調節阻尼電阻和晶振晶體外部負載電容,可以減少不規則振蕩的機會,為了從根本上解決這個問題,有必要使用具有無緩沖型C-MOS反相器的IC。如果發現不規則振蕩,請聯系IC制造商以確認C-MOS逆變器是否為非緩沖型。如果您考慮的IC不是非緩沖類型,請考慮將IC替換為具有非緩沖類型C-MOS反相器的IC。
*非緩沖類型:在以C-MOS逆變器為約束的振蕩電路中,具有單個C-MOS的逆變器被稱為“無緩沖型”更好。使用多C-MOS或施密特觸發器類型的逆變器不適用于振蕩電路,因為它們無需晶體即可啟動不希望的振蕩。