晶振激励功率和负性阻抗实测及计算方法

尽管在晶振振荡电路设计之前我们都会从IC方案中获取晶振相关信息如晶振封装、频率、频差、负载电容、工作电压等但在晶振实际电路应用中我们却会遇到一些具体问题比如按照BOM采购晶振在电路板上电后发生晶振不良导致电路板显示不上电或某些功能失效等问题。在不少方案设计中晶振的作用是进行开机逻辑诊断这意味着上电开机时若晶振不起振或严重频偏必将导致IC无法完成开机诊断程序进而体现为电路板不上电或无法开机。在电路板晶振实际应用中显然如果只依靠IC方案一旦方案存在设计缺陷晶振就有可能发生与IC电路不兼容问题导致晶振不起振现象发生。理论上纸上谈兵不如实测振荡电路的各项重要参数。这里必须首要提到的就是晶振激励功率和负性阻抗。晶诺威科技就把这两个重要指标计算方式表述如下激励功率Drive Level简称DL指晶振工作时消耗的功率单位为μW。激励功率太小或太大都会影响到晶振的正常使用。通常无源贴片晶振激励功率设计参数为10μW 最大值为100μW。晶振的实际激励功率实测方法有二1、用高频电流探头测试晶振工作电流来计算DL I^2 * RLRL RR(晶振阻抗)*(1C0/CL)^2C0静电容CL负载电容2、用高阻电压探头测试振荡信号幅度后计算DLP(V^2)*R/(Z^2) 其中V(VppoutVppin)/2*2^0.5Z(R^2X^2)^0.5 RR1*(1C0/CL)^2 X1/ωCL激励功率原则确保晶振起振并在晶振正常工作中各项电气参数正常。晶振过驱下温度曲线显示其输出频率出现不稳定状态正常驱动下温度曲线显示晶振输出频率正常负性阻抗(Negative Resistance)是来判断振荡电路稳定性的一个重要参数通常表示符号为-R单位为Ω。负性阻抗太小会直接影响晶振是否起振负性阻抗太大则会造成晶振跳频或损坏。从经验推理负性阻抗取值不能小于晶振阻抗5倍。负性阻抗的实测步骤如下1、将可调电阻与晶振串联接入回路2、调节可变电阻Vr使回路起振或停振3、当回路刚停振时测试Vr4、得到负性阻抗值│-R│ R1Vr注R1晶振的阻抗值Vr可变电阻负性阻抗值计算公式│-R│ 5 * R1Vr