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技术支持
振荡线路回路分析包括三个基本的面向:

1. 频率容许误差( Frequency Tolerance )的测量:

测量线路板上的石英晶体起振后的频率,与所需求的中心频率相差多少,以了解此线路板的频偏误差范围。 频偏误差的计算公式如下:

频偏误差=(测量频率值–中心频率值)/中心频率值 x 1000000 (得出的单位为 ppm)。

例:如果中心频率值为 24.000MHz,测量频率值为 24.000048MHz,频偏误差则为 +2ppm。不同的功能会有不同的频率容许误差,通常实时频率(RTC)的可接受值介于 0ppm 到+/-10ppm,依功能性不同,容许误差可能会有高有低。测量振荡线路的频偏误差是相当重要的,因为若实际输出的频率超出频率容许误差太多,在实际工作上就可能造成系统不可靠的后果。例如 RTC 的时间很容易就变快或变慢、视讯影像可能从彩色变成黑白、或通讯系统因无法同步而收不到信号资料等。


2. 驱动功率(Driver Level):

驱动功率是指石英晶体单元的消耗功率,其单位是微瓦(μW),可通过测量流经石英晶体的电流,再换算求出它所消耗的功率。功率测量值应该要小于晶体组件在规格上所定义的最大值,其计算公式为: P (uW)= I^2 x Re 一个振荡线路在设计上必须提供适当的功率,以让石英晶体单元开始起振并维持振荡。此功率应该越小越好,除了能更为省电外,也和线路的稳定性及石英晶体的寿命有关。振荡线路若提供过高的驱动功率,也会使石英晶体的非线性特性发生变化,以及造成石英/电极/接着材料的接口恶化,进而造成振荡频率和等效阻抗的过量变化。当石英晶体长时间在过高的驱动功率下工作,会出现不稳定的现象。以 32.768kHz 的石英晶体单元来说,当驱动功率过大时,有可能导致内部音叉型晶体的断裂;对于 MHz 等级的 AT 型晶体来说,则可能产生跳频现象,并影响石英晶体的寿命及可靠度。


3. 负性阻抗(也称为起振余裕度):-R

负性阻抗代表振荡线路的起振余裕状况,也就是这个线路的健康度,即石英晶体在驱动下容不容易被起振。负性阻抗并非真实发生的阻抗值,而是在石英晶体旁边外加一个电阻(RS),去仿真石英晶体内部的 ESR 被加大时,整个振荡线路是否仍能被正常起振。 负性阻抗的测量值越大越好,这表示此一振荡线路越容易被起振;负性阻抗值不足时,则表示此振荡线路会有起振过慢的现象,甚至可能导致不起振的状况发生。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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