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晶振负性阻抗的检测-鸿星晶振原厂技术资料

本资料来源于台湾鸿星官方网站技术词典相关内容。主要讲解了晶振负性阻抗的测量的必要性、测量方法、所需测量设备等内容。

1、为什么要测量晶振的负性阻抗

测量负性阻抗目的是避免振荡器无法起振,振荡器无法起振的原因是负性阻抗宽裕度不够导致,为避免此现象发生于设计时负性阻抗一般至少是 ESR的三倍以上,反之若太小时则会发生偶尔不起振的现象发生.(如需进一步了解可以登录鸿星晶振代理商-南京鼎魁科技官方网站www.hosonic.net咨询。)

石英晶体共振子的两端往振荡电路看过去,排除共振子以外的所有阻抗特性质总和,振荡电路上必须提供足够大的增益来补偿共振子共振时的机械能损耗,也就是放大器为一个能量源,若负性阻抗的能量源大于振荡电路的损耗时,能源回路为平衡状态此回路为稳定振荡,负性阻抗不是产品规格参数,但却是振荡线路设计时很重要的性能指针.
 
正确的选取Cg/Cd的值将有利于振荡电路的工作稳定,并能使振荡频率能满足使用的频率要求。
其选取的步骤如下:
 
首先应该按照-R的需求选择Cg/Cd,在满足TS的情况下应尽量选取电容小一些,以保持较高的–R确保电路振荡的稳定性。
 
当无法满足-R要求时应考虑对IC的特性重新评估、选择。  
 
 ※ -R的计算公式:-R = gm/ {ω2 *(Cg*Cd)}     gm为互导,单位:S(西门子)
 ※ 早期测试-R的仪器有HP-4195A等,但现阶段皆改为crystal搭配VR实测法.
 ※ -R的要求(标准): 
    -R≧ 3~10 Max ESR. ,若-R低于3倍时会因石英谐振器与电路的匹配
    不良而容易出现不起振或振荡不稳定、振荡启动时间延长等问题。

2、测量分析步骤

a)  实际量测电路板上频率波型与公差.|(Crystal on board test to verify tolerance and waveform)
b) 量测振荡电路负性电阻值 –R . 
   (Measure the Negative Resistance(-R) of the oscillation circuit)
c) 调整C1 C2电容以得到更大的频率变化宽裕度.
   (Modify the C1,C2 to obtain bigger allowance)
d) 根据以上电路板量测数据建议适当振荡子规格.
   (Suggest the crystal specification based on above test)

3.分析过程中使用到之设备

量测负性阻抗 输出端串接一个可变电阻,可变电阻调至最小,上电源让电路正常动作,调整可变电阻,将之调大,直至振荡器不起振,确定不起振后,再将可变电阻转小,观测波形,持续将可变电阻调小到振荡器开始振荡波形正常后,关闭电源,再打开电源,若振荡器依旧可以起振,这时候可变电阻上的阻抗值再加上2仪器所测得振荡器单体的电阻值即为负性阻抗值.

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