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石英晶体振荡线路误差来源及其回路分析

发布时间:2020-06-23 发布时间:
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振荡线路回路分析的目的:

一个晶体振荡电路必然会存在一定范围的误差,问题是如何了解这个误差范围,并将误差值控制在最小的范围以内。

振荡电路主要有三种误差来源

第一种:石英晶体单元本身就存在有不同的精度(也就是容许误差)。

第二种:误差来源石英晶体的温度特性,也就是频率随温度变化会出现偏差的现象。

图1:石英晶体频率—温度特性曲线

第三种:误差来源来自振荡电路上的外围元器件配置,这些组件包括石英晶体、半导体IC、外围电阻/电容,以及PCB走线。

进行振荡电路回路分析的目的,就是为了检视石英晶体在整个振荡电路中是否得到理想的匹配。透过回路分析,研发人员可以在电路设计阶段就了解石英晶体振荡电路的匹配状况,避免在量产后才发生问题,因为再更改设计很不容易。

回路分析要点

振荡电路回路分析包含三个基本的面向,介绍如下:

1.频率容许误差(Frequency Tolerance)的量测:

频偏误差的计算公式如下:

频偏误差=(量测频率值–中心频率值)/中心频率值x 1,000,000(得出的单位为ppm)。

2. 驱动功率(D.L.,Driver Level):

计算公式为: P (uW)= I^2 x Re

3. 负性阻抗(也称为起振余量):-R

负性阻抗代表振荡线路的起振余量状况,也就是这个电路的健康度,即石英晶体在驱动下容不容易被起振。负性阻抗的判断基本值是石英晶体最大ESR值的3~5倍。


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