振蕩電路中的什么原因造成了模塊故障?

在振蕩電路中，以下4個原因可能會造成模塊故障:

• 振蕩無法啟動或振蕩停止。
  如果振蕩電路不起作用，在定時鐘上運行的模塊就無法正常工作。
• 實際振蕩頻率與標稱頻率不同
  如果實際振蕩頻率超出了模塊所需的頻率范圍，就會發生IC交易時序錯誤或數據傳輸/接收錯誤。
• 振幅不足
  如果振幅過小，就無法產生時鐘脈沖。這可能是IC故障所致。
• 振蕩頻率的溫度特性不正常
  如果晶體諧振器實際驅動功率大于規定的最大驅動電平，振蕩頻率的溫度特性就可能不正常。這可能是IC故障所致。

調查根本原因，以便檢查是否因為上述原因造成了模塊故障，并采取相應的措施。

請解釋振蕩停止的原因，并給出相應的對策

請檢查振蕩頻率或波形，以確保振蕩電路驅動電平或頻率符合要求。

如果確定振蕩電路不工作，請檢查以下幾點，以找到故障的原因。

• IC設置
  需要對一些IC進行編程或重置，以啟用振蕩電路。請檢查是否完成所需的設置。
• 檢查C-MOS逆變器是否發揮了放大器的功能
  請確保振蕩電路C-MOS逆變器發揮了反相放大器的功能。反饋電阻 (Rf) 作為偏置電阻是非常重要的，可以使C-MOS逆變器發揮反相放大器的功能。請檢查Rf是否集成到了IC或添加到了振蕩電路中。如果作為反相放大器，C-MOS逆變器輸入/輸出端DC電壓電平應為C-MOS逆變器電壓的1/2。
• 檢查晶體諧振器的特性
  請檢查“R1”和“fL”是否符合規格。需要網絡分析儀或阻抗分析儀來進行檢查。
• 檢查振蕩裕量
  如果晶體諧振器的特性正常，則可能是振蕩裕量不足造成了振蕩停止。

檢查振蕩裕量：根據R1規格，我們提供了5倍的振蕩裕量。提高振蕩裕量的方法：

1. 減小外部電容：

• 減小外部電容會增加振蕩裕量
• 減小外部電容會增加C-MOS逆變器輸出端的阻抗。
• 增加阻抗會增加振蕩電路的負阻并增加振蕩裕量。
• 在減小外部電容之后，請檢查實際振蕩頻率是否在需要的頻率范圍內。減小外部電容會增加振蕩頻率。

2. 減小阻尼電阻

• 阻尼電阻會減小振蕩幅度。由于負阻增加，振蕩裕量也會增加，從而減小阻尼電阻。
• 在減小阻尼電阻之后，請檢查驅動功率位于晶體諧振器的范圍內，因為減小阻尼電阻會增加驅動功率。
  

請解釋振蕩頻差的原因，并給出相應的對策

如果實際振蕩頻率偏離標稱頻率，那么應考慮以下原因：

• 晶體諧振器的實際驅動功率超過了規定的超大值。
• 實際負載電容不同于規格中的規定值。
• 振蕩不正常。

1. 晶體諧振器的實際驅動功率超過了規定的超大值

重要的是晶體諧振器實際驅動功率應處于驅動功率規格內。驅動功率過大，可能會導致振蕩頻率的增加或R1的增加。

如果想減小驅動功率，可以采取以下措施:：

• 措施1:增加阻尼電阻
  增加阻尼電子，反相放大器的輸出幅度將會減小，實際驅動功率也將減小。
  通過這樣的調整，振蕩幅度也將減小。因此，最好是檢查一下振蕩裕量是否超過了5倍。此外，需要注意振蕩幅度不能變得太小。
• 措施2:減小外部負載電容
  減小外部負載電容，振蕩電路阻抗將會增加，因此實際驅動功率將會減小。這樣一來，由于負載電容減小，實際振蕩頻率將會增加。因此，最好是檢查一下實際振蕩頻率是否位于想要的頻率范圍內。

2. 實際負載電容不同于規格中的規定值

晶體諧振器的振蕩頻率通常按其規格中規定的負載電容排序。因此，如果實際負載電容不同于規格中規定的負載電容，實際振蕩頻率就可能會不同于晶體諧振器的標稱頻率。

可以通過下列措施來調整頻差:

• 措施1:調整外部負載電容
  增加外部負載電容以減小實際的振蕩頻率。請注意，如果增加外部負載電容，振蕩裕量可能會減小。增加外部負載電容，可以減小振蕩幅度。
• 措施2:更改指定了不同負載電容的晶體諧振器
  使用大負載電容的晶體諧振器以增加實際振蕩頻率。例如，需要30MHz頻率并使用標稱頻率為30MHz，負載電容為6pF的晶體諧振器。
  但是，確定實際振蕩為30MHz，±30ppm。實際電路板上的負載電容應大于6pF。因此，應將30MHz，8pF晶體諧振器作為負載電容。這樣一來，實際振蕩頻率將變為30MHz，±5ppm，于是就調整了頻差。

3. 振蕩不正常

振蕩電路的工作頻率可能不在晶體諧振器標稱頻率范圍內。這也稱為“不規則振蕩”，如果C-MOS逆變器不是非緩沖型的，就可能會發生這種現象。

調整阻尼電阻和外部負載電容，可以減少不規則振蕩發生的幾率。

為了從根本上解決這個問題，需要使用裝有非緩沖型C-MOS逆變器的IC。

如果出現了不規則振蕩，請聯系IC制造商，以確定C-MOS逆變器是否是非緩沖型逆變器。

如果IC不是非緩沖型，請考慮將IC更改為安裝有非緩沖型C-MOS逆變器的IC。

注：非緩沖型：在裝有C-MOS逆變器的振蕩電路中，裝有單個C-MOS的逆變器 (也稱為“非緩沖型”逆變器) 更好。安裝有多個C-MOS或施密特觸發器的逆變器不適合振蕩電路，因為如果沒有晶體諧振器，它們可能會造成非正常振蕩。

振蕩幅度過小是否會造成振蕩電路故障?

如果振蕩幅度過小，可能會造成模塊故障。本[講座]后續將詳細介紹“如何調整振蕩幅度？” “如何檢查振蕩波形？”。

如果需要確定IC所需的幅度，請按下列措施檢查：

• 聯系IC制造商，以確定哪一端 (輸入或輸出端) 連接著IC的時鐘系統。
• 用信號發生器來代替晶體諧振器，以便通過改變信號幅度來檢查IC和模塊的功能。

措施1:減小阻尼電阻

• 減小阻尼電阻以減小幅度，從而增加振蕩裕量。
• 在減小阻尼電阻之后，請確認晶體諧振器實際驅動功率位于范圍內，因為減小阻尼電阻會增加驅動功率。

措施2:減小外部負載電容

• 減小外部負載電容以增加振蕩幅度。
• 請注意，電容過小會造成幅度減小。
• 還請檢查實際振蕩頻率，因為減小負載電容，可能會增加實際振蕩頻率。

措施3: 減小逆變器輸入端的外部負載電容

• 由于增加阻抗，會增加逆變器輸入端的振蕩幅度。
• 和措施2一樣，請注意電容和頻移不要過小。

溫度造成的振蕩頻移似乎不正常。原因是什么?

振蕩頻率溫度特性異常時，應考慮以下原因：

• 驅動功率過高
• 晶體諧振器特征異常
• 振蕩電路元件溫度特性的影響

1. 驅動功率過高

如果驅動功率超過了晶體諧振器規格中規定的數值，那么可以確定振蕩頻率的異常溫 度特性。這就是所謂的“跳變”或“激發性跳變”。由于驅動功率過高可能會造成這種現象。

如果驅動功率超過了晶體諧振器規格中規定的數值，那么可以確定振蕩頻率的異常溫度特性。

如果是激發性跳變，振蕩頻率的溫度特性可能會被扭曲。為了避免發生激發性跳變，需要降低驅動功率。

措施1:增加阻尼電阻

增加阻尼電子，反相放大器的輸出幅度會減小，實際驅動功率也會減小。通過這樣的調整，振蕩幅度也會減小。因此，最好是檢查一下振蕩裕量是否超過了5倍。此外，需要注意振蕩幅度不能變得太小。

措施2:減小外部負載電容

減小外部負載電容，振蕩電路阻抗會增加，實際驅動功率也會減小。這樣一來，由于負載電容減小，實際振蕩頻率會增加。因此，最好是檢查一下實際振蕩頻率是否位于想要的頻率范圍內。

2. 晶體諧振器特性異常

請檢查頻率-溫度特性規格中是否含有負載晶體諧振器頻率的溫度特性。需要網絡分析儀或阻抗分析儀來進行檢查。

如果晶體諧振器特性正常，請檢查振蕩電路元件的溫度特性。

3. 振蕩電路元件溫度特性的影響

如果溫度變化造成了外部負載電容或寄生電容的變化，那么振蕩頻率會發生偏移。請檢查它們的溫度特性。