1

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(shù)語。

該裕量是以晶體諧振器電阻為基礎(chǔ)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(shí)，振蕩電路可以運(yùn)行。但是，在振蕩裕量接近1時(shí)，由于振蕩啟動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)等原因，模塊運(yùn)行可能會(huì)失敗。可以通過增加振蕩裕量來解決此類問題。

2

測(cè)量-計(jì)算

振蕩裕量可以使用如下方法計(jì)算振蕩裕量:

振蕩裕量 [倍] = |-R|/R1spec

其中：

• |-R|: 負(fù)阻
• R1spec: 規(guī)范中規(guī)定的晶體諧振器等效串聯(lián)電阻超大值。

請(qǐng)參考晶體諧振器目錄或數(shù)據(jù)表中的R1 spec值。可以測(cè)量實(shí)際振蕩電路的負(fù)阻。最好使振蕩裕量大于或等于5倍。

3

測(cè)量-方法

1. 測(cè)量要求

• PCB
• 晶體諧振器 (具有等效電路常數(shù)數(shù)據(jù))
• 電阻 (SMD)
• 測(cè)量?jī)x器 (示波器、頻率計(jì)數(shù)器或是其它可以觀察振蕩的儀器)

常規(guī)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(fù)載電容和晶體諧振器組成。

2. 將電阻串聯(lián)到晶體諧振器上，并檢查振蕩電路是否工作。

在測(cè)量負(fù)阻時(shí)，將電阻串聯(lián)到晶體諧振器上。這個(gè)串聯(lián)電阻并不在實(shí)際中使用。

3. 如果2) 證實(shí)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(cè)量振蕩頻率。
6. 通過以下公式計(jì)算有效電阻RL

其中：

• R1、L1、C1和C0是等效電路常數(shù)
• fr是石英晶體響應(yīng)頻率

7. 通過以下公式計(jì)算負(fù)阻|-R|:

4

測(cè)量-簡(jiǎn)單方法

我們可以用簡(jiǎn)單方法來查看一下振蕩裕量是否超過5倍：

• 準(zhǔn)備一個(gè)晶體諧振器等效串聯(lián)電阻額定電阻5倍的電阻器。
• 將準(zhǔn)備好的電阻器串聯(lián)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(shí)，最好減小阻尼電阻或是外部負(fù)載電阻。

例如，針對(duì)下列電路需確定振蕩裕量是否超過5，可以用這種簡(jiǎn)單方法做判斷：

• 在這種情況下，等效串聯(lián)電阻的額定值是100ohm。
• 在晶體諧振器上串聯(lián)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(dòng)并持續(xù)，那么這個(gè)電路的振蕩裕量就超過了5倍。

振蕩電路: 測(cè)量負(fù)阻 (簡(jiǎn)單方法)

5

判斷

請(qǐng)使用振蕩裕量大于5倍的振蕩電路。

在實(shí)際使用中，從理論上來說，如果振蕩裕量大于或等于1倍，應(yīng)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(huì)出現(xiàn)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。

6

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(shí)，盡量檢查一下振蕩裕量。
2. 盡量對(duì)串聯(lián)的電阻器進(jìn)行評(píng)估。請(qǐng)不要在實(shí)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(huì)造成模塊無法正確工作。
4. 在測(cè)量中應(yīng)當(dāng)使用夾具和插座，但是它們的雜散會(huì)對(duì)振蕩裕量產(chǎn)生影響。