负载电容和各项参数的关系 - 石英晶体振荡线路误差来源及其回路分析

接线图 2023年01月28日 23:48 298 admin

　　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。

　　实际操作的时候主要改变负载电容的匹配，那幺我们来看一下负载电容和各项参数的关系：

　　负载电容和各项参数的关系 - 石英晶体振荡线路误差来源及其回路分析第1张

　　负载电容与频率容许误差的关系图：电容变大，频率变慢；电容变小，频率变快

　　负载电容和各项参数的关系 - 石英晶体振荡线路误差来源及其回路分析第2张

　　负载电容与驱动功率的关系图：当负载电容变小时，驱动功率也会变小

　　负载电容和各项参数的关系 - 石英晶体振荡线路误差来源及其回路分析第3张

　　负载电容与负性阻抗的关系图：当负载电容变小时，负性阻抗会变大

　　［案例分析］

　　负载电容和各项参数的关系 - 石英晶体振荡线路误差来源及其回路分析第4张

　　客户在应用MC-146的过程中发现会有10%左右的晶体起振时间过长、甚至不起振的现象发生。需要对电路设计进行测试来找到问题的原因和解决方法。

　　根据客户提供参数测试得到如下数据：

　　负载电容和各项参数的关系 - 石英晶体振荡线路误差来源及其回路分析第5张

　　从测试结果看客户初始选择Cl=12.5pF的MC-146进行设计，匹配电容C174=C175=18Pf，测得精度为+4.4 ppm满足应用要求。同时DL= 0.119W也小于0.5 W的要求。但是我们看到–R值为220 k不满足–R》5* ESR的要求。该设计存在起振缓慢或停振的风险，因此需要对回路的器件参数进行重新设定。

　　重新设定的原则是：使振荡回路得到的参数指标都满足设计要求。

　　经过测试发现 Cl=12.5pF 的MC-146 在该系统的所有情况下都不能满足全部的参数要求，因此需要更换晶体单元。

　　结果显示当使用Cl=7 pF 的MC-146 的时候，匹配电容C174=7pF C175=6 pF，测得精度为+3.8 ppm 满足应用要求。同时 DL= 0.081？W 也小于0.5W的要求。-R值为1000 k远远大 5倍ESR（325 k）。因此推荐客户使用该参数匹配的电路设计，可以保证得到稳定可靠的时钟频率。

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