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Oscillator系列二:于谐振电路方面的深入探讨

来源：http://www.yijindz.com 作者：亿金电子 2020年10月10

　　Oscillator系列二:于谐振电路方面的深入探讨
　　对于任何晶振产品来说,谐振电路(振荡电路)就像是其心脏一样,只要振荡电路一旦出现问题,那么晶振元器件出现问题是必然的,无论是有源晶振还是无源晶振都是一样的道理;昨天讨论了有源晶振输出逻辑,那么今天就对其振荡电路方面的问题深入探讨一下吧.
　　首先在设计振荡电路时有必要认识到各个组件的作用.因此,表1以通用C-MOSIC(由Toshiba制造的74HCU04AP)为例,说明了每个振荡电路(图1)的作用.

零件号	各部分名称	角色划分
射频	返回	振荡阶段电流和信号从逆变器输出侧反馈,以继续振荡. 该值根据振荡顺序而变化.
路	极限电阻	它控制流入换能器的电流,调节负电阻和激励电平,防止换能器异常振荡,并抑制频率波动.
C1,C2	外接电容	调整负电阻,激励水平和振荡频率.另外,将其设置为任意负载容量.

　　限制电阻(Rd)的合适值取决于振荡器的类型和频带以及外部电容器(C1,C2)的值.精确值是在测量振荡电路的特性(负电阻,激励电平等)之后确定的.作为参考,在AT截止振荡器(MHz频带)的情况下,它的范围在100Ω至几kΩ;在音叉型振荡器(kHz频带)的情况下,它的范围在100kΩ至几百kΩ.外部电容器的最佳值根据振荡器的类型和频带,极限电阻的值和振荡阶数而变化,指导原则约为3pF至33pF.
　　当然,设计好之后免不了要对振荡电路进行测试,必须通过正确的测量方法尽可能多地测量安装在电路上的振子的振荡频率的真值.通常,使用探头和频率计数器来测量振荡频率,但重点是如何减少测量工具的影响.那么应该检查什么项目呢,方法又是什么呢?
　　1)负电阻测量
　　这是一种检查振荡电路有多少振荡余量,并根据获得的值预测振荡稳定性的测量.如图2所示,如果电阻(R)与振荡器串联连接并且该值增加,则石英晶体振荡器将不会在某个电阻值以上振荡.该振荡即将停止之前的电阻值为负电阻的值.

　　2.)激励等级的测量
　　在使用的振荡电路中,测量操作期间振荡器消耗的功率.如图3所示,使用电流探头测量流入换能器的电流(i).(我们使用P6022/Tektronix)可以使用其他方法进行测量,但是由于电流从探头流向GND,因此无法通过接触探头的方法获得真实值.但是有一点需要特别注意,那就是振子正常工作的最大值根据振子的形状和振荡模式而有所不同,因此请与我们联系以获取详细信息.

　　3)最后一步就是确认是否存在异常了
　　在要使用的振荡电路中,检查振荡器是否可能以正常振荡模式以外的其他模式振荡.
　　检查高振荡模式(容易从基波振荡到第三谐波)的一种简单方法是在振荡器的振荡模式为基波时读取振荡器,如图4所示.即使在用水稍微蘸湿手指后再关闭电源然后再打开电源的情况下,示波器的波形也将为3.如果不进行泛音振荡,则可以判断为没有异常振荡的可能性.
　　相反,即使松开手指,示波器的波形也是3rd.如果发生泛音振荡,则可以确定存在异常振荡的可能性.通过用水浸湿手指进行检查的原因是在换能器端子之间形成一个小的电阻,并在图4的电路图中减小Rf以便于在高频范围内振荡.

　　并且还有很多你意想不到的意外会发生,而振荡电路的检查就是为了避免这些意外对石英晶振性能造成影响;比如在振荡电路设计的时候就会出现这样那样的问题,那么在出现这些问题的时候我们应该怎么样去解决它呢?我们下期再来探讨.

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