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如何正确理解有源晶体的负载驱动电平等参数及设计规范

来源：http://yijindz.com 作者：亿金电子 2020年07月21

　　如何正确理解有源晶体的负载驱动电平等参数及设计规范
　　何为有源晶体,该产品的主要性能参数都有哪些呢?这些参数主要包含负载电容,驱动电平,频率等等;这些参数都会对晶振产品的性能造成直接影响,那么我们应该怎么样正确理解有源晶体的这些参数呢?其次就是它的设计规范都有哪些,下面我们来仔细介绍一下.
　　负载电容:负载电容可以定义为”在晶振的连接点之间,存在于振荡器电路中的,经过测量或计算得出的电容值”.在串联谐振电路的情况下,在晶体单元的连接点之间不存在电容,因此,不需要为串联谐振晶体单元指定负载电容.在并联谐振振荡器电路的情况下,存在电容.由于无法直接测量该电容,因此通常需要计算该值.负载电容值的计算通过以下公式完成:

　　其中CL1和CL2是负载电容器,CS是电路杂散电容,通常为3.0至5.0pF.
　　必须注意的是,负载电容值的变化将导致石英晶体振荡器输出频率的变化.因此,如果需要精确的频率控制,那么就需要负载电容的精确规格.为了说明,假设指定一个晶体单元以20.000MHz的频率工作,负载电容为20.0pF.假设将晶体单元放置在一个电路中,该电路的值为30.0pF.晶体单元的频率将低于指定值.相反,如果所讨论的电路的值为10.0pF,则频率将高于指定值.频率和负载电容之间的关系如下所示.

　　驱动电平:”驱动电平”是晶体单元在工作时所消耗的功率.功率是所施加电流的函数,通常以毫瓦或微瓦表示.晶振单位指定为具有一定的驱动电平最大值,该最大值随频率和工作模式而变化.最好向晶体单元供应商咨询特定晶体单元允许的最大驱动级别.超过给定晶体单元的最大驱动水平可能会导致运行不稳定,老化率增加以及在某些情况下造成灾难性损坏.驱动水平可以通过以下公式计算:

　　其中,I是通过晶体单元的均方根电流,R是所讨论的特定晶体单元的最大电阻值.等式(2)只是功率的”欧姆定律”.
　　可以通过暂时插入一个与晶振单元串联的电阻器来完成对工作振荡器电路中实际驱动电平的测量.电阻必须与晶体单元具有相同的欧姆值.然后可以读取电阻两端的压降,并计算电流和功耗.然后必须卸下电阻器.如果空间允许,可以在晶体单元的输出引线处使用电流探针作为测量驱动电平的替代方法.
　　最后就是设计规范及注意事项了;为了使有源晶振电路正常工作,应遵循某些设计注意事项.在所有情况下,建议避免并联走线,以减少电路杂散电容.所有走线应保持尽可能短,并且组件应隔离以防止耦合.应使用接地层隔离信号.
　　负电阻是其中比较重要的一个参数,为了获得最佳性能,必须以增强”负电阻”(有时称为”振荡余量”)的方式设计振荡器电路.通过临时安装变量来评估给定电路中的负电阻量.电阻与晶体单元串联.最初应将电阻设置为最低设置,最好接近零欧姆,然后启动振荡器并在示波器上监视输出.然后调整可变电阻器,以便在连续监视输出的同时增加电阻.在某个电阻值下,振荡将停止.此时,测量可变电阻器以确定振荡停止的欧姆值.必须将此值添加到石英晶振单元的最大电阻(如供应商所指定).总欧姆电阻被认为是”负电阻”或”振荡余量”.为了使电路工作良好,可靠,建议负极电阻至少为晶振单元规定最大电阻值的五倍.

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