无源晶振频偏案例及调校措施

无源晶振频偏案例及调校措施

(显示器显像故障)

设备不良现象表现为显示器不出彩或彩条等问题。在排除ISP(Image Signal Processing 图像信号处理系统)自身寄存器设定与TV Decoder输出周边參数不对的因素外,电路应用中的问题很有可能为晶振频偏所致。

举例:某款安防视频监控采用的晶振规格参数如下:

  • 晶振规格:无源贴片晶振SMD3225
  • 体积:3.2×2.5×0.70mm
  • 晶振厂家:晶诺威科技
  • 标称频率:27.000000MHz
  • 调整频差:±10PPM (常温25℃)
  • 温度频差 :±30PPM (工作温度范围-40~+85℃)
  • 负载电容CL:15PF
  • 谐振电阻:<40Ω
  • 激励功率:10μw (100μW max.)

SMD3225无源贴片晶振焊盘及脚位说明

无源晶振频偏案例及调校措施

SMD3225无源贴片晶振使用说明:

晶振最关注的参数是频偏与负载电容,通过负载电容才能确定C1和C2电容取值。

无源晶振频偏案例及调校措施

(无源晶振典型起振电路)

注:

1、C1和C2为外加负载电容

2、R116为回授电阻,约为200KΩ~1MΩ

3、R117为限流电阻,一般回路不需接此电阻,回路振幅过大可增加,取值约470 Ω~1K Ω

负载电容计算公式如下:

CT=(C1*C2)/(C1+C2)

CL=CT+Cs

Cs: 线路上分布的杂散电容

CL:负载值,指特定负载频率时的负载电容(pF)

通过所选晶振负载电容CL,我们能够计算出外接电容(即:外加负载电容/匹配电容/接地电容)的取值,通常我们会对C1与C2取同样的值,因此:

CT=CL-Cs=15p-Cs

通常我们对杂散电容Cs取值为4~6pF。取经验值5pF,因此求出C1,C2的匹配值为20pF。

实际值须要每种板子实际测量,正因如此,才有了定标一说,尤其对频率极度敏感的应用电路,正如CCD板机中CVBS复合模拟信号输出。当中调制在亮度信号中的色度是固定频率(3.58Mhz/4.43Mhz)并利用与Reference Color Burst之间的相位差出彩,因此频率失准后才会出现诸多与颜色相关的问题。

实际匹配电容调校

负载电容选值:

(1)选择10pF电容

1、C1=C2=10pF

2、标称频率f1 =27.000000Mhz

3、实测频率f2 = 27.001296Mhz

4、频率误差E1=1296Hz

5、实际频偏等于(E1*10^6)/f1 = +48PPM

(2)选择22pF电容

1、 C1=C2=22pF

2、标称频率f1 =27.000000MHz

3、实测频率f2 =26.999890MHz

4、频率误差E1=-110Hz

5、实际频偏等于(E1*10^6)/f1 =-4PPM

由上可知。我们应该将匹配电容加大,以减小实际频率。

通过多次更换不同外接电容測试,最终确定使用22pF电容,频偏能满足要求。实际使用电容为22pF。依据计算公式。该PCB板的Cs约为4pF。

无源晶振频偏案例及调校措施

(负性阻抗测试)

 

负性阻抗调校

负性阻抗是用来评价振荡回路品质(Q)的指标。在某些情况下(老化,温度变化,电压变化…等),振荡回路会失效,回路可能不起振。因此IC 负性阻抗 (Negative resistance ,-R )的确认就变得相对重要。稳定的振荡回路,振荡IC的负性阻抗(-R)至少为晶振阻抗的5倍以上。即|-R| > 5Rr。

负性阻抗的测量方式:

1、串联电阻R118到Crystal 的输出端(Xout)

2、调整R118值,使Crystal 由起振至停止振荡

3、当电路由起振至停止振荡时,测量R119值

4、得到负性阻抗|-R| = R119+Rr,Rr为晶振的谐振电阻

注:回路的杂散电容会影响到上述结果的准确性

通过以上步骤,测量出R119值大于1K,因此满足负性阻抗要求。假设实测结果不能满足负性阻抗。则应减小C1电容值。再微调C2。直到满足以上两个条件;假设一定(建议)要使C1和C2选值一致,则应当先将R118值调整到大于5R(200R),然后测量是否起振。

附:

1、板机厂商建议,板机应用方案中,晶振封装规格建议选用SMD封装。除了抗跌落性好之外,最重要的是温度频偏低,更适合户外高低温环境应用。

2、晶振厂家晶诺威科技建议,晶振匹配网络中,R117的位置即使不用,一定要预留焊接0R电阻。通过该电阻能调整频率幅值,避免因此又一次Layout。

电话:0755-23068369