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Common problem
Q
电路负阻与谐振器谐振电阻的配合问题 Expand

问题和现象:安装石英谐振器的振荡电路振荡不稳,有的有停振现象

原因分析:通常振荡电路在设计时会有一个负电阻值,这个负电阻值通常会与电路的反馈系数、有源元件的放大倍数有关。石英谐振器作为选频元件,本身有一个等效的谐振电阻。这个谐振电阻与谐振器的封装尺寸、频率有关,通常谐振器尺寸越小,谐振电阻越大;频率越低,谐振电阻越大。当电路的负电阻小于石英谐振器电阻的2倍时振荡会变得不稳定。特别是振荡电路的工作电压发生波动,有源元件的和反馈环节的元件值的分散性都会使负阻偏离设计值。在实际工作环境温度变化时,石英谐振器的谐振电阻也会发生变化,破坏振荡电路所需的正常工作条件。

解决的办法,一是对电路反馈电路进行调整,提高负阻值,二是降低石英谐振器的谐振电阻。通常第一种方法更容易实现,石英谐振器的电阻的降低有时是比较困难的,会大大提高制造成本。为保证电路工作正常,建议在进行电路设计时负电阻在石英谐振器电阻的3-10倍左右。在用小尺寸石英谐振器替代大尺寸谐振器(如用HC-49S替代HC-49U)应特别注意调整电路参数。


Q
晶体元件的寄生问题 Expand

问题和现象:石英谐振器与电路组装后,频率不在要求的数值上,造成电路不能正常工作。

原因分析:这种情况多与谐振器的寄生振动有关,有时也与电路设计不合理有关。 前面提到,石英晶体会有多个寄生响应,对厚度切变晶体来说频率在20MHZ以上,尤其是泛音晶体易产生寄生响应。泛音晶体的基频谐振电阻有时会与三次泛音的谐振电阻相差较小,在不加滤波电路时有可能在基频频率上振荡,因此可能时应在电路设计加上选频回路避免该情况发生。

另一个原因是泛音晶体的基频波的3倍频(3次谐波)与3次泛音的频率靠得很近,选频电路难于将其滤除,造成跳频现象。

如果可能有这种情况发生,在订货时,应提出基频3倍频与3次泛音频率的间隔要求,一般在150-250ppm间。也可在设计电路时适当减小电路增益,减低3次谐波的成分。


Q
系统误差问题 Expand

问题:出厂检验合格的晶体在客户验收时发现频率20~30%不合格。

分析:这种现象是客户与供应商的测量设备的系统误差造成的。目前石英晶体谐振器的仪器的精度在测量不带负载电容的石英谐振器的频率时可以达到2×10-6,但是在测量带有负载电容晶体时其精度比较难于保证。仪器生产厂承诺的保证精度为1PF电容的频率牵引量。这是由于仪器对小电容的测量是不够准确造成的,实际上仪器对负载电容的测量精度可达到0.2~0.5pF左右,因此5-10ppm的误差是极易发生的。特别是负载电容较小的基频晶体元件,每pF电容可产生50×10-6左右的牵引量。并且不同厂家的测量仪器和同一仪器采用不同的测量方法,所产生的结果都有不同。

解决的办法是,对于频率偏差要求较严的谐振器(如小于10ppm),在下订单同时由客户提供样件或由生产商提供样件,双方测量比对后确定系统误差的方向和数值,由供应商在出厂测量时进行修正。



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