晶振,是电路中重要的电子元件,操控着体系运转的节拍。依据不同的运用场景,晶振有多种类型,无源晶振是其间价格便宜而又运用广泛的一种。在运用示波器丈量无源晶振输出频率时,常常会发现晶振有输出无信号、晶振不起振等异常状况。本文就此状况略谈一二。
1.无源晶振简介
无源晶振,精确来说应叫Crystal(晶体),有源晶振则叫Oscillator(振荡器)。无源晶振是在石英晶片的两头镀上电极而成,其两管脚是无极性的。无源晶振本身无法震动,在作业时需求调配外围电路。在必定条件下,石英晶片会发生压电效应:晶片两头的电场与机械形变会互相转化。当外加交变电压的频率与晶片的固有频率持平时,晶体发生的振荡和电场强度最大,这称为压电谐振,相似与LC回路的谐振。
图 1 石英晶体的电路符号、等效电路、电抗特性及外围电路图
因为晶体为无源器材,其对外围电路的参数较为灵敏,尤其为负载电容。依据晶体的手册,咱们得知测验电路中有引荐电容,此电容对晶体是否起振大有相关:
Cg、Cg称作匹配电容,是接在晶振的两个脚上的对地电容,其效果便是调理负载电容使其与晶振的要求相一致,需求留意的是Cg、Cg串联后的总电容值()才是有用的负载电容部分。Cic:芯片引脚分布电容以及芯片内部电容。△C:PCB走线分布电容,经验值为3至5pF。
在某项目上运用到的一款32.768kHz无源晶振,手册中负载电容引荐值为12.5pF。可见此值较为细微,细小的改变足以影响电路特性。
2.探头的影响
探头,其实跟示波器相同,都是丈量体系的一部分,其正确运用与否很大影响着测验成果。当探头的探针点击丈量点时,探头的接入会对被测电路形成影响,这被称为探头的负载效应。这种负载效应一般简化为电阻与电容的并联。在带宽500MHz以下的示波器,一般标配是1倍衰减或10倍衰减的无源探头,某些探头的衰减比可手动挑选。不同衰减比的探头在带宽、输入电阻、输入电容上面都有差异:
图 2 ZP1025SA 1倍、10倍衰减时的参数差异
可见探头的输入电容,比晶体手册的负载电容要大。探头的介入,必定大大影响到原已参数优化好的电路,然后严重影响晶体电路的起振。两害相权取其轻,丈量无源晶振时应优先选用10倍衰减探头。若10倍衰减探头的寄生参数仍是过大,能够考虑选用有源高压差分探头,其负载参数优化得十分小,如Lecroy的ZP1000探头,输入阻抗可达0.9pF、1M欧姆。