Jauch振蕩器測試程序

許多工程師在設計振蕩器電路時，并沒有在石英晶體上花太多心思。對他們來說，這是一個標準的功能，無論如何都會起作用。其實沒那么簡單。

振蕩器電路決定著應用的心跳，需要石英晶振和其它元件之間的仔細匹配。否則，所產生頻率的準確性會受到影響，應用甚至可能在現場失敗。

我們Jauch希望讓我們的客戶免受此類問題的困擾。因此，我們對客戶的振蕩器電路進行詳細分析，旨在實現晶體和電路的最佳匹配。在這些所謂的“OSF試驗”過程中檢查了以下三個參數:

1)頻率精度

2)振蕩安全系數(OSF)

3)驅動水平

頻率準確度

振蕩器電路的主要任務是在整個應用周期和所有環境條件下產生穩定而精確的頻率。為了使總負載電容(CL)必須盡可能接近額定負載電容(額定CL)或理想地與之匹配。

因此，電路分析的第一步是確定總負載電容(CL)石英晶振在其兩端“看到”的。由于與電路的任何直接接觸都會使測量結果失真，因此測量是在不接觸的情況下進行的，使用近場探頭放置在電路上方一小段距離處。然后將晶體從電路中焊接出來，用晶體網絡分析儀在標稱溫度下測量L.

總C的偏差越大L從名義上的CL晶體的頻率偏差越大。然而，通過檢查分析儀中的晶體，可以確定需要哪些校正來提高電路的頻率精度。

振蕩安全系數(OSF)

在第二步中，檢查石英晶振振蕩器電路的振蕩安全性。該術語描述了電路在所有可能的環境條件下快速可靠啟動的能力。因此，分析的重點是電路中的電阻。

如圖1所示，電路中內置了一個新的附加電阻(R Pot ),與石英串聯。然后逐步增加R電位計的電阻，直到振蕩停止。這種方法模擬“最差情況下的石英”，并揭示特定振蕩器電路中石英的最大容許阻抗。

以這種方式確定的最大阻抗與晶體的ESR，max之比最終得出振蕩安全系數(OSF)。

對于MHz晶體(AT切割)對于大多數標準應用，大于5的OSF被認為是足夠的。對于與安全相關的應用，例如汽車行業或醫療技術，通常要求OSF大于10。

對于KHz晶振，OSF值在3到5之間就已經被評為良好，大于5的則被評為非常好，這是因為這些電路的設計功耗非常低。

驅動電平

為了防止石英過載，需要確定是哪種功率作用在石英上。為此，第一步是使用高頻電流鉗測量流經石英的電流強度(圖2)。從這個測量結果和已經確定的電路參數計算石英的“驅動電平”。驅動電平不得超過石英數據表中規定的最大值。

超過最大驅動電平可能會導致頻率偏差，或者在最糟糕的情況下，甚至會導致石英發生故障。

調整振蕩器電路

通過所有三項測試的石英振蕩器電路可以放心地集成到目標應用中。但是，如果測試顯示有缺陷，則必須調整電路。例如，如果頻率精度有問題，電路中負載電容的變化可以減小電路CL和標稱CL從而提高頻率精度。有時也需要將原來安裝的晶體更換為另一種類型。

對電路的任何改動都意味著必須重新進行這里列出的所有測試。這使得尋找石英和電路之間的完美匹配成為一項需要幾個小時的修補工作。由于組件的尺寸很小，許多工作都是在顯微鏡下完成的。

在完成OSF測試后，Jauch為其客戶提供了一份詳細的測試報告。該報告包含所有重要的測量值，如果需要，還包含調整電路的明確建議。通過這種方式，任何問題都可以在批量生產開始前被發現和避免。