介绍驱动功率计算示例和驱动功率的测量方法

工程师在进行晶体谐振器的电路评估时，常常碰到一些困难。比如，当振荡电路不适合时，有可能会发生「不开机」、「不通信」、「误动作」等问题。

进行晶体谐振器的电路评估时，您碰到过这样的问题吗？

这些问题的原因可能是由使用晶体振荡器的振荡电路上的“振荡停止”和“频率大幅偏移”引起的。为了防止这类问题发生，同时保证稳定的振荡，有必要选择最佳的电路设计。

我们在这里为您介绍拥有丰富电路评估经验的村田製作所所提供的关于电路评估的方法。

本系列【讲座】包括五个村田制作所的电路测试视频，穿插相关的基础技术知识内容，分享产品信息、应用方案、和基础设计工具SimSurfing的实操应用。

目次：晶体谐振器的电路评估

第一讲 ： 电路元件的功能

介绍电路元件的作用和选择最佳电路常数所需要确认的振荡特性。

第二讲 ： 振荡裕量测量

介绍振荡裕量的计算方法和负电阻的测量方法。

第三讲 ： 驱动功率测量

介绍驱动功率计算示例和驱动功率的测量方法。

第四讲 ： 振荡频率测量

振荡频率的测量方法、什么是振荡频率相关性？介绍振荡频率相关性的要点。

第五讲 ： 振荡特性与常数之间的关系

关于振荡特性与常数之间的关系以及电路测试的基本流程，振荡特性与常数之间的关系如何？介绍更改电路常数后各种特性的变化以及基本电路测试步骤。

晶体谐振器的基础知识

使用SimSurfing进行IC时钟元件搜索

晶体谐振器的FAQ

第二讲 ： 振荡裕量测量

［第二讲］为您介绍什么是振荡裕量？以及振荡裕量的计算方法和负电阻的测量方法。

基础知识～振荡裕量

振荡裕量

振荡裕量是指振荡停止的裕量，这是振荡电路中最重要的术语。

该裕量是以晶体谐振器电阻为基础的比值，表明振荡电路放大能力的大小。

理论上来说，在裕量大于或等于1时，振荡电路可以运行。但是，在振荡裕量接近1时，由于振荡启动时间过长等原因，模块运行可能会失败。可以通过增加振荡裕量来解决此类问题。

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测量-计算

振荡裕量可以使用如下方法计算振荡裕量：

振荡裕量 ［倍］ = |-R|/R1spec

其中：

|-R|： 负阻

R1spec： 规范中规定的晶体谐振器等效串联电阻超大值。

请参考晶体谐振器目录或数据表中的R1 spec值。可以测量实际振荡电路的负阻。最好使振荡裕量大于或等于5倍。

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测量-方法

1. 测量要求

PCB

晶体谐振器 （具有等效电路常数数据）

电阻 （SMD）

测量仪器 （示波器、频率计数器或是其它可以观察振荡的仪器）

常规振荡电路 ： 通常由C-MOS逆变器 （包括MCU） 、反馈电阻 （通常包括MCU） 、阻尼电阻、外部负载电容和晶体谐振器组成。

2. 将电阻串联到晶体谐振器上，并检查振荡电路是否工作。

在测量负阻时，将电阻串联到晶体谐振器上。这个串联电阻并不在实际中使用。

3. 如果2） 证实有振荡，就增大电阻。如果没有振荡，就减小电阻。

4. 找出超大电阻 （=Rs_max） ，即振荡停止前的电阻。

5. 用Rs_max测量振荡频率。

6. 通过以下公式计算有效电阻RL

其中：

R1、L1、C1和C0是等效电路常数

fr是石英晶体响应频率

7. 通过以下公式计算负阻|-R|：

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测量-简单方法

我们可以用简单方法来查看一下振荡裕量是否超过5倍：

准备一个晶体谐振器等效串联电阻额定电阻5倍的电阻器。

将准备好的电阻器串联到晶体谐振器上。

检查振荡电路是否正常工作。

判断：

振荡电路是否正常工作，也就是振荡停止裕量大于等于5倍。

如果振荡电路不工作，振荡停止裕量可能小于5倍。

在振荡停止裕量小于5倍时，最好减小阻尼电阻或是外部负载电阻。

例如，针对下列电路需确定振荡裕量是否超过5，可以用这种简单方法做判断：

在这种情况下，等效串联电阻的额定值是100ohm。

在晶体谐振器上串联510ohm电阻。

在此条件下，检查电路是否能保持振荡。

如果振荡可以启动并持续，那么这个电路的振荡裕量就超过了5倍。

振荡电路： 测量负阻 （简单方法）

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判断

请使用振荡裕量大于5倍的振荡电路。

在实际使用中，从理论上来说，如果振荡裕量大于或等于1倍，应通过振荡电路是否工作来考虑振荡裕量的变化。

如果振荡裕量较低，很可能会出现振荡故障。因此，最好检查一下振荡裕量，并考虑电路条件，以保持足够的振荡裕量。

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注意

1. 影响振荡裕量的不仅是晶体谐振器特性，还有组成振荡电路的元件 （MCU、电容器和电阻器） 。因此，在使用MCU组装模块时，尽量检查一下振荡裕量。

2. 尽量对串联的电阻器进行评估。请不要在实际使用中使用此类电阻器。

3. 尽量检查模块的功能。振荡电路的频移很可能会造成模块无法正确工作。

4. 在测量中应当使用夹具和插座，但是它们的杂散会对振荡裕量产生影响。
       责任编辑:pj