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遥遥领先希华石英晶体谐振器隐知识解析

2023-09-28 08:49:11 

遥遥领先希华石英晶体谐振器隐知识解析,晶振电路无信号输出?

如果使用示波器或频率计在晶体的两个端子上没有测量到信号输出,请按照说明确定因素和可能的解决方案。

步骤1-1。请检查SMD晶振输入端(Xin)和输出端(Xout)的电压,并检查电压是否符合IC规范。

步骤1-2。请卸载晶体,并使用专业测试机器测试其频率和负载电容,看看它们是否振动并符合您的规格。您也可以将其发送给供应商,让他们为您进行测试。

步骤1-3。如果晶体不振动,其负载电容与您的规格不匹配,或者当前频率与您的目标频率之间存在巨大差距,请将晶体发送给您的供应商进行质量分析。

步骤1-4。如果频率和负载电容符合你的规格,但问题也存在。需要执行振荡电路评估。您也可以将其发送给供应商,让他们为您进行测试。

步骤1-5。下图所示为一般振荡电路,其中Cd和Cg为外部负载电容,Rf为反馈电阻,Rd为限流电阻。


图1

负电阻(-R)是评价振荡电路好坏的标准,其值至少应为晶振电阻的5倍,以维持稳定的振荡。因此,按照以下说明测量负电阻非常重要:

图2


(1)将电阻(Rx)与晶体串联

(2)从振荡的起点到终点调整Rx的值。

(3)测量振荡期间Rx的值。

(4)你将能够获得负电阻的值,|-R| = Rx + Re,Re =有效晶体电阻。

步骤1-6。如果IC的负电阻太低,无法驱动电路,我们提出三种解决方案来改善这种情况。

(1)降低限制电阻器(Rd)的值。但是,您还应该确认频移和晶体驱动电流是否同时符合规格。

(2)降低外部电容(Cg和Cd)的值,采用负载电容(CL)较低的其他晶体。

(3)采用电阻(Rr)较低的晶体。遥遥领先希华石英晶体谐振器隐知识解析.

Quartz Crystal
XTL92
1.0 x 0.8 x 0.3
37.4 - 80MHz
±20ppm
-30 ~ +85℃
Quartz Crystal
XTL91
1.2 x 1.0 x 0.3
24 - 80MHz
±15ppm
-30 ~ +85℃
Quartz Crystal
XTL90
1.6 x 1.2 x 0.35
24 - 80MHz
±15ppm
±30ppm
-30 ~ +85℃
-40 ~ +105℃
Quartz Crystal
XTL90
1.6 x 1.2 x 0.35
24 - 60MHz
±15ppm
±30ppm
-30 ~ +85℃
-40 ~ +125℃
Quartz Crystal
XTL50
2.0 x 1.6 x 0.55
16 - 80MHz
±15ppm
±30ppm
-30 ~ +85℃
-40 ~ +105℃
Quartz Crystal
XTL50
2.0 x 1.6 x 0.55
16 - 60MHz
±15ppm
±50ppm
-30 ~ +85℃
-40 ~ +125℃
Quartz Crystal
XTL58
2.5 x 2.0 × 0.6
12 - 66MHz
±15ppm
±30ppm
-30 ~ +85℃
-40 ~ +105℃
XTL58
XTL58
2.5 x 2.0 × 0.6
12 - 54MHz
±15ppm
±50ppm
-30 ~ +85℃
-40 ~ +125℃
Quartz Crystal
XTL57
3.2 x 2.5 × 0.8
8 - 54MHz
±15ppm
±30ppm
-30 ~ +85℃
-40 ~ +105℃
Quartz Crystal
XTL57
3.2 x 2.5 × 0.8
8 - 54MHz
±15ppm
±50ppm
-30 ~ +85℃
-40 ~ +125℃
由于频率输出的偏差超过极限,系统无法运行?

步骤2-1。如果频率计测得的频率超出限值,我们应增加外部电容CL(或Cd & Cg的值),以将频率降低至我们的目标频率,反之亦然。

第2-2步。如果频率远高于目标频率,我们可以采用电容较低的晶体,反之亦然。

晶体参数的测试方法是什么?

将“pi电路”连接到具有测量等效常数功能的网络分析仪,并进行测量。JIS和IEC规定了“pi电路”的形状和内部电阻,如下所示。

图3


如何描绘振荡器电路的工作原理?

晶体控制振荡器可被视为由一个放大器和一个反馈网络组成,该反馈网络选择放大器输出的一部分并将其返回到放大器输入。这种电路的一般描述如下所示。

图4

为了使振荡器电路工作,必须满足两个条件:(A)环路功率增益必须等于1。(B)环路相移必须等于0、2π、4π等。弧度

什么是串联或并联谐振频率?

从下图可以明显看出,压电石英晶体单元有两个零相位频率。第一个,或两者中较低的,是串联谐振频率,通常缩写为Fs。零相位的两个频率中的第二个或更高的频率是平行或反谐振频率,通常缩写为Fa。在振荡器电路中,串联和并联谐振频率都表现为电阻性。在串联谐振点,电阻最小,电流最大。

图5

在并联点,电阻最大,电流最小。因此,并联谐振频率Fa不得用作振荡器电路的控制频率。

通过在振荡器电路的反馈回路中包含电抗元件(通常是电容器),可以使石英晶体单元在串联和并联谐振点之间的线上的任意点振荡。fs和fa频率由压电陶瓷材料及其物理参数决定。等效电路常数可由以下公式确定:

图6


晶体的CL值是多少?它对什么有影响?

所有石英晶体谐振器都有一个串联谐振频率(fs,最低阻抗的频率)。在此频率下,晶体在电路中表现为阻性。通过增加与晶体串联的电抗(电容),可以将晶体从这个串联频率中“拉出来”。当与外部负载电容(CL)一起工作时,晶体在略高于其串联谐振频率的频率范围内振荡。这是并联(负载谐振)频率。

Mfr Part # Mfr Supplier Description Series Frequency Frequency Tolerance Load Capacitance
XTL721-Q23-048 Siward Siward CRYSTAL 32.768 KHZ 20PPM CRYSTAL XTL72 32.768 kHz ±20ppm 6pF
XTL721-S349-005 Siward Siward CRYSTAL 32.768 KHZ 20PPM CRYSTAL XTL72 32.768 kHz ±20ppm 7pF
XTL721-S999-301 Siward Siward CRYSTAL 32.768 KHZ 20PPM CRYSTAL XTL72 32.768 kHz ±20ppm 9pF
XTL721-S999-429 Siward Siward CRYSTAL 32.768 KHZ 20PPM CRYSTAL XTL72 32.768 kHz ±20ppm 6pF
XTL741-S999-319 Siward Siward CRYSTAL 32.768 KHZ 20PPM CRYSTAL XTL74 32.768 kHz ±20ppm 9pF
XTL741-U11-402 Siward Siward CRYSTAL 32.768K晶振 20PPM CRYSTAL XTL74 32.768 kHz ±20ppm 7pF
XTL741-S999-298 Siward Siward CRYSTAL 32.768 KHZ 20PPM CRYSTAL XTL74 32.768 kHz ±20ppm 12.5pF
XTL741-S999-379 Siward Siward CRYSTAL 32.768 KHZ 20PPM CRYSTAL XTL74 32.768 kHz ±20ppm 7pF
XTL741-S999-327 Siward Siward CRYSTAL 32.768 KHZ 20PPM CRYSTAL XTL74 32.768 kHz ±20ppm 4pF
XTL721-S999-286 Siward Siward CRYSTAL 32.768 KHZ 20PPM CRYSTAL XTL72 32.768 kHz ±20ppm 12.5pF
XTL751-S999-544 Siward Siward CRYSTAL 32.768 KHZ 20PPM CRYSTAL XTL75 32.768 kHz ±20ppm 12.5pF
XTL751-S999-548 Siward Siward CRYSTAL 32.768 KHZ 20PPM CRYSTAL XTL75 32.768 kHz ±20ppm 9pF
XTL751-S999-420 Siward Siward CRYSTAL 32.768 KHZ 20PPM CRYSTAL XTL75 32.768 kHz ±20ppm 7pF
订购并联晶振时,务必指定标称并联谐振频率和负载电容,单位为皮法(pF)。例如,可以订购CL的标准值(如15pF );然后计算电容值以匹配晶体C1。

负载频率取决于CL值,其公式如下所示。

图7

如果输出晶振频率高于目标频率,则应增加外部电容CL(或Cd & Cg的值),以将频率降至目标频率。另一种方法是,如果频率高于中心频率,则采用电容较低的晶体。

晶体的频率牵引能力不够或牵引范围不对称。

(1)如下图所示,电路的负载电容与牵拉性成反比。结果表明,负载电容越小,频率牵引范围越大,反之亦然。

(2)另一方面,无源晶体特性也影响频率牵引范围。例如,有配平灵敏度(TS)、一氧化碳和C1。负载电容增量变化的小数频率变化称为TS。当C1变大或Co变小时,频率牵引能力变大。

(3)如果提拉范围不对称,即一边提拉不够,另一边提拉太大,我们可以调整晶体的负载电容值。

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