【序文】

為了獲得穩(wěn)定的振蕩,通常情況下石英晶體單元與振蕩電路的匹配十分重要.若電路結(jié)構(gòu)與晶體單元的匹配中存在問題,就會(huì)產(chǎn)生頻率不夠穩(wěn)定、停止起振或振蕩不穩(wěn)定等問題.石英晶體單元與微機(jī)一起使用時(shí),需要評估振蕩電路.確認(rèn)石英晶體單元與振蕩電路的匹配之際,至少要對振蕩頻率（頻率匹配）、振蕩裕度（負(fù)阻抗）和激勵(lì)功率的三項(xiàng)進(jìn)行評估.本次將說明確認(rèn)石英晶體單元和振蕩電路匹配性的評估工作.

【1】 評估振蕩頻率（頻率匹配）之前的準(zhǔn)備

一般,石英晶體,晶振生產(chǎn)商基于電路設(shè)計(jì)方所提出的石英晶體單元振蕩頻率（FL）、負(fù)載電容（CL值）和振蕩頻率可容誤差（Δf）的三項(xiàng)數(shù)據(jù),根據(jù)晶振負(fù)載電容（CL值）使晶體單元起振,并調(diào)整振蕩頻率和可容誤差.需要注意的是,事先指定的負(fù)載電容（CL值）中沒有考慮實(shí)際的基板中因各種因素而產(chǎn)生的電容（雜散電容）.雜散電容是造成振蕩頻率精度下降的因素之一,所以應(yīng)當(dāng)考慮到其影響,或者讓石英晶振晶體生產(chǎn)商更改石英晶振晶體單元的振蕩頻率,或者由電路設(shè)計(jì)方重新調(diào)整雜散電容.這是振蕩頻率匹配工作的大致框架.

在實(shí)際評估匹配之前,請確認(rèn)評估用石英晶體單元的以下三項(xiàng)參數(shù)：

1.標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載電容值

負(fù)載電容是在振蕩電路中從石英晶體單元的兩端來看振蕩電路時(shí)的電容.原則是電路設(shè)計(jì)方所指定的數(shù)值.

2.標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載電容的石英晶體單元振蕩頻率（FL）

振蕩頻率（FL）指以標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載電容的振蕩電路驅(qū)動(dòng)石英晶振時(shí)的振蕩頻率.使用室溫條件下的數(shù)據(jù),不考慮雜散電容等因素.

3.石英晶體單元的等效電路常數(shù)

指不考慮等效串聯(lián)阻抗（R1）、等效串聯(lián)電容（C1）、等效串聯(lián)電感（L1）、等效并聯(lián)電容（C0）和負(fù)載電容的石英晶體單元自身的振蕩頻率（Fr）等常數(shù).

測試石英晶振等效電路常數(shù)時(shí)通常使用電感測試器或網(wǎng)絡(luò)分析儀.使用網(wǎng)絡(luò)分析儀測試石英晶體單元后得出等效電路定數(shù)的方法最為理想.但是,由于設(shè)備不全等原因而不能由電路設(shè)計(jì)方進(jìn)行晶振單元的測試時(shí),建議電路設(shè)計(jì)方向所購買的晶體單元生產(chǎn)商提出測試要求.

【2】 振蕩頻率（頻率匹配）的評估

這里開始進(jìn)入實(shí)際評估工作.

首先確認(rèn)石英晶體單元（評估用晶體單元）和振蕩電路一起安裝在基板的狀態(tài)下的振蕩頻率.

這被稱為“確認(rèn)頻率匹配狀況”.掌握安裝在基板上時(shí)的振蕩頻率和標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載電容時(shí)的振蕩頻率之差,就能夠確認(rèn)基板的實(shí)際電容（電路側(cè)電容）與事先指定的標(biāo)準(zhǔn)電容之間所產(chǎn)生的偏差.這里所指的基板電容包括從石英晶振,貼片晶振看振蕩電路時(shí)的電容（負(fù)載電容）,也包括起因于基板導(dǎo)電圖案等的雜散電容.

其次準(zhǔn)備評估石英晶體單元和振蕩電路的匹配所需測試儀器.

評估所需基本測試儀器有直流電源、頻率計(jì)、示波器、FET 探針和電流探針等.圖 1 顯示測試儀器基本組成例.

首先把 FET 探針放在石英晶體單元的HOT端子上（圖2）,示波器中顯示波形、頻率計(jì)顯示頻率.

例如,不考慮負(fù)載電容的石英晶體單元的振蕩頻率（Fr）為12MHz 時(shí),若其標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載電容時(shí)的振蕩頻率（FL）為12.000034MHz,假設(shè)將該石英晶體單元安裝在基板上后使用 FET 探針實(shí)際測試得出的振蕩頻率（FR）為12.000219MHz,就可以得出兩者（在基板上實(shí)裝石英晶體單元后的振蕩頻率（FR）與標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載電容時(shí)石英晶體單元的振蕩頻率）之間的差為+185Hz,出現(xiàn)了+15.4ppm的差異.

這個(gè)差越接近零,頻率精度越高.使上述FR和FL的差接近零的方法有兩種.

第一種方法是從石英貼片晶振生產(chǎn)商處購買振蕩頻率（中心頻率）比現(xiàn)在偏移+15.4ppm的石英晶體單元.另一種方法是對振蕩電路的負(fù)載電容進(jìn)行微調(diào)整,以此得到相應(yīng)的振蕩頻率.