台湾晶技股份有限公司已经是亚洲甚至是世界范围内,品牌名气和影响力比较大的石英水晶组件制造商了,专门设计开发和生产制造各种类型的石英晶振,提供样品和批量供货,以及技术和售后等相关服务.TXC公司作为台湾知名的晶振厂家之一,不管是技术还是方案方面,都能让广大新老客户满意,而且帮助许多客户解决了晶振相关问题,以下我们一起回顾下,一些TXC公司处理过的经典技术问题,和给出的处理步骤与方法.
一、频率输出仅为目标频率的三分之一
下面的曲线代表了晶体电阻的特性:

晶体有各种振动模式,如基波,三次泛音,五次泛音,等等.当采用基模时,晶体的电阻是最低,这意味着晶体振荡最容易.当应用第三音调模式时,必须使用放大电路将基本模式的频率反馈降低到小于第三音调模式的延伸.因此,如果频率仅为目标频率的三分之一,我们应检查是否应用放大电路或其设定值是否足够,因为晶振电路环境适合于基本模式而不是第三音模式.如果未应用放大电路或其设定值不足,电路可能不会振荡.基本模式和第三音模式的应用如下:

基本模式的应用-三音模式的应用

下表按不同频率显示了第三音模式的L,C匹配值:

第3次泛音频率	L	C
25Mhz~35Mhz	22uH	220pF
35Mhz~45Mhz	5.5uH	690pF
45Mhz~60Mhz	1uH	1500pF
60Mhz~80Mhz	550nH	2200pF
80Mhz~100Mhz	220nH	4700pF

二、由于输出波形而在监视器上显示时系统故障或图像中断被其他信号中断
请使用频谱分析仪识别中断信号的频率.我们可以根据频率找出问题所在.如果是来自电源的交流信号,请检查电源和信号的接地状态是否浮动.如果不是,请改为浮动.如果信号频率较高,请使用以下方法:
1.使用水晶壳作为接地.
2.采用C0较小的谐振器.
3.增加电路的外部电容Cd和Cg,并采用具有更高负载电容CL的晶体.
如果上述方法无法解决您的问题,请检查周围的电路和PCB布局.如果它们都正常,请让IC制造商调查其芯片组设计对未知信号的反应.改变周围电路的设计只能缓解问题而不是完全解决问题.通常.最好找出芯片组设计的问题并解决它.
三、由于输出频率偏差很大,系统无法正常工作
我们可以通过以下方法改善频率输出偏差超过极限的问题:调整外部电容值Cd和Cg.如果频率计数器测量的频率高于目标频率,我们应该增加外部电容CL(或Cd和Cg的值),以将频率降低到我们的目标频率,反之亦然.采用具有不同电容值(CL)的晶体.如果频率远高于目标频率,则采用电容较低的Quartz Crystal,反之亦然.在采用正确的电容并将频率调整到目标值后,请使用示波器检查波形幅度是否正常.在由于增加外部电容而使波形幅度缩小的情况下,请使用方法2调整频率(降低外部电容并采用电容较低的晶体).
四、由于晶体没有足够的输出波形幅度,系统无法正常工作
请使用示波器或频率计测量来自晶体两端的信号,如果频率不在规格范围内且输出波形幅度不够(例如,超过+/-200ppm),请按照步骤操作1-3到步骤1-5.电容与频率的公式如下:

其中
曲线表示电容变化与频率变化的变化(频率可变性):

如果频率计测量的频率高于目标频率,我们应该增加电容值(CL,或Cd和Cg)以降低频率到目标频率,反之亦然.调整频率后,请检查波形幅度是否有所改善.如果它得到改进,则表明电路的原始设计没有调整到晶体的最佳谐振点.调整谐振点后,晶体应正常工作.如果波形幅度没有改善,即使频率几乎接近目标频率,我们可以使用以下三种方法改进它:
方法1: 降低外部电容(Cd和Cg)的值,采用负载电容(CL)较低的晶振.
方法2: 采用较低电阻(Rr)的晶体谐振器.
方法3: 使用不等的Cd和Cg值的设计.
我们可以增加Cd(Xout)的负载电容并降低Cg(Xin)的负载电容,以提高来自Xin的波形幅度输出,这将用于其后端电路.我们建议您使用上述方法来节省成本并确保安全.请使用频率计来测量晶体,以确保在波形幅度得到改善后,调整后的频率仍符合原始规格.如果频率不符合规格,请根据您的目标频率采用具有合适CL值的晶体.如果频率远高于目标频率,请采用CL较低的晶体,反之亦然.
五、晶体不会振动或其频率随PCB上的热测试而变化
卸下晶体并测试其频率和电阻,以确定它是否振荡并使用热测试机器符合规格.您也可以将其发送给晶体供应商进行测试.(热测试点的间隔应至少为10？/1测试点)如果其电阻和频率超出工作温度范围内的规格,请将晶体送至制造商进行质量分析和进一步改进.在晶体通过热测试的情况下,请检查振荡电路和其他元件的特性,如外部电容的温度特性,芯片电路的温度特性等.
六、频率输出是目标频率的三倍
这个问题的可能性相对较小.请确定第三音模式的频率反馈是否大于放大电路引起的基模反馈.当放大电路内置在芯片组中时,可能会发生此问题.要解决这个问题,请采用三色调模式水晶振动子.此外,用于第三音模式的放大电路的不适当设计也可能导致电路通过五音模式振荡或不能振荡.

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