晶振匹配電容需注意的4點
一個完整的晶體諧振器由以下參數組合而成,振蕩頻率,頻率誤差,頻率偏差,負載電容,工作溫度,封裝尺寸。在電路中,容易讓人混淆的即是負載電容。因晶體諧振器外部接有電容電阻等電子元器件,而電容的單位為PF,晶體諧振器自身有負載電容,即是用來與外部電容匹配的,晶體的負載電容單位也為PF,因此在工程師選型中,容易忽略晶體的負載電容,從而在采購之時,將外部電容值告知供應商。如此,電容值匹配錯誤會引起哪些問題呢?
網友的煩惱:
之前在做一塊電路板的時候遇到這樣一個問題:當時公司需要設計一款通信類產品,暫時命名為A系統。A系統硬件設計完成以后,調試過程發現晶體無法正常振蕩。但是時鐘電路是已經被驗證過的成熟設計。硬件設計找不到原因,終找到一種妥協的辦法:在編寫軟件的時候調整了晶振起振的等待時間,板子終于開始正常工作了。就這樣,軟硬件調試完畢以后,正式交予生產部門投產。幾個月之后,售后服務人員反映,同一個晶體在A系統不容易起振,而該晶振換到其他類型設備上又能夠正常工作,因此考慮A系統本身的設計問題。問題被反饋到開發部門,經過嚴格的測試并結合產品設計過程發現的問題總結現象如下:
A系統換用其他晶體后可以正常振蕩
其他系統換用A系統的晶體后可以正常振蕩
A系統振蕩幅度較其他系統小。A系統大約VPP為1.8V,其他系統為3.3V
A系統起振時間較長
終經過核實,發現是匹配電容焊接錯誤。下發至生產部門的器件清單中的匹配電容標注為220,即22p,生產部門誤以為是220p,焊接元器件錯誤,導致了以上問題的發生。在瑞泰看來,容易將晶振外部電容與晶振電容相互混淆,并不是第一次聽聞了,如若遇到參數模糊不清,建議咨詢公司內部工程師。
基于以上的問題,在今后的設計中,外部電容值與晶體自身電容值一定要區分開。此外,晶體的匹配電容還有如下一些需要注意的地方:
一般情況下,增大晶體的負載電容將會使晶體振蕩頻率下降
負載電容越大,其振蕩越穩定,但是會增加起振時間
當晶體振蕩器的波形出現削峰、畸變時,這一般是由于過驅動導致,可以通過串聯一個負載電阻解決,電阻值一般在幾十k到幾百k。
如果要穩定波形,則可以通過并聯一個1M到10M的反饋電阻。
在瑞泰看來,容易將晶振外部電容與晶振電容相互混淆,并不是第一次聽聞了,如若遇到參數模糊不清,建議咨詢公司內部工程師。