介紹驅動功率計算示例和驅動功率的測量方法

工程師在進行晶體諧振器的電路評估時，常常碰到一些困難。比如，當振蕩電路不適合時，有可能會發生「不開機」、「不通信」、「誤動作」等問題。

進行晶體諧振器的電路評估時，您碰到過這樣的問題嗎？

這些問題的原因可能是由使用晶體振蕩器的振蕩電路上的“振蕩停止”和“頻率大幅偏移”引起的。為了防止這類問題發生，同時保證穩定的振蕩，有必要選擇最佳的電路設計。

我們在這里為您介紹擁有豐富電路評估經驗的村田製作所所提供的關于電路評估的方法。

本系列【講座】包括五個村田制作所的電路測試視頻，穿插相關的基礎技術知識內容，分享產品信息、應用方案、和基礎設計工具SimSurfing的實操應用。

目次：晶體諧振器的電路評估

第一講 ： 電路元件的功能

介紹電路元件的作用和選擇最佳電路常數所需要確認的振蕩特性。

第二講 ： 振蕩裕量測量

介紹振蕩裕量的計算方法和負電阻的測量方法。

第三講 ： 驅動功率測量

介紹驅動功率計算示例和驅動功率的測量方法。

第四講 ： 振蕩頻率測量

振蕩頻率的測量方法、什么是振蕩頻率相關性？介紹振蕩頻率相關性的要點。

第五講 ： 振蕩特性與常數之間的關系

關于振蕩特性與常數之間的關系以及電路測試的基本流程，振蕩特性與常數之間的關系如何？介紹更改電路常數后各種特性的變化以及基本電路測試步驟。

晶體諧振器的基礎知識

使用SimSurfing進行IC時鐘元件搜索

晶體諧振器的FAQ

第二講 ： 振蕩裕量測量

［第二講］為您介紹什么是振蕩裕量？以及振蕩裕量的計算方法和負電阻的測量方法。

基礎知識～振蕩裕量

振蕩裕量

振蕩裕量是指振蕩停止的裕量，這是振蕩電路中最重要的術語。

該裕量是以晶體諧振器電阻為基礎的比值，表明振蕩電路放大能力的大小。

理論上來說，在裕量大于或等于1時，振蕩電路可以運行。但是，在振蕩裕量接近1時，由于振蕩啟動時間過長等原因，模塊運行可能會失敗?？梢酝ㄟ^增加振蕩裕量來解決此類問題。

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測量-計算

振蕩裕量可以使用如下方法計算振蕩裕量：

振蕩裕量 ［倍］ = |-R|/R1spec

其中：

|-R|： 負阻

R1spec： 規范中規定的晶體諧振器等效串聯電阻超大值。

請參考晶體諧振器目錄或數據表中的R1 spec值?？梢詼y量實際振蕩電路的負阻。最好使振蕩裕量大于或等于5倍。

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測量-方法

1. 測量要求

PCB

晶體諧振器 （具有等效電路常數數據）

電阻 （SMD）

測量儀器 （示波器、頻率計數器或是其它可以觀察振蕩的儀器）

常規振蕩電路 ： 通常由C-MOS逆變器 （包括MCU） 、反饋電阻 （通常包括MCU） 、阻尼電阻、外部負載電容和晶體諧振器組成。

2. 將電阻串聯到晶體諧振器上，并檢查振蕩電路是否工作。

在測量負阻時，將電阻串聯到晶體諧振器上。這個串聯電阻并不在實際中使用。

3. 如果2） 證實有振蕩，就增大電阻。如果沒有振蕩，就減小電阻。

4. 找出超大電阻 （=Rs_max） ，即振蕩停止前的電阻。

5. 用Rs_max測量振蕩頻率。

6. 通過以下公式計算有效電阻RL

其中：

R1、L1、C1和C0是等效電路常數

fr是石英晶體響應頻率

7. 通過以下公式計算負阻|-R|：

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測量-簡單方法

我們可以用簡單方法來查看一下振蕩裕量是否超過5倍：

準備一個晶體諧振器等效串聯電阻額定電阻5倍的電阻器。

將準備好的電阻器串聯到晶體諧振器上。

檢查振蕩電路是否正常工作。

判斷：

振蕩電路是否正常工作，也就是振蕩停止裕量大于等于5倍。

如果振蕩電路不工作，振蕩停止裕量可能小于5倍。

在振蕩停止裕量小于5倍時，最好減小阻尼電阻或是外部負載電阻。

例如，針對下列電路需確定振蕩裕量是否超過5，可以用這種簡單方法做判斷：

在這種情況下，等效串聯電阻的額定值是100ohm。

在晶體諧振器上串聯510ohm電阻。

在此條件下，檢查電路是否能保持振蕩。

如果振蕩可以啟動并持續，那么這個電路的振蕩裕量就超過了5倍。

振蕩電路： 測量負阻 （簡單方法）

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判斷

請使用振蕩裕量大于5倍的振蕩電路。

在實際使用中，從理論上來說，如果振蕩裕量大于或等于1倍，應通過振蕩電路是否工作來考慮振蕩裕量的變化。

如果振蕩裕量較低，很可能會出現振蕩故障。因此，最好檢查一下振蕩裕量，并考慮電路條件，以保持足夠的振蕩裕量。

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注意

1. 影響振蕩裕量的不僅是晶體諧振器特性，還有組成振蕩電路的元件 （MCU、電容器和電阻器） 。因此，在使用MCU組裝模塊時，盡量檢查一下振蕩裕量。

2. 盡量對串聯的電阻器進行評估。請不要在實際使用中使用此類電阻器。

3. 盡量檢查模塊的功能。振蕩電路的頻移很可能會造成模塊無法正確工作。

4. 在測量中應當使用夾具和插座，但是它們的雜散會對振蕩裕量產生影響。
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