为何振荡电路有时起振有时不起振?什么是“睡眠”晶振?
一个数字电路就像一个城市的交通,晶振的作用就是十字路口的信号灯,因此晶振的质量及正确应用非常关键。数字电路又像生命体,它的运行就像人身体里的血液流通,它不是由单一的某个器件或器件单元构成,而是由多个器件及程序彼此配合、协调,共同完成良性的运转。
在晶振振荡电路早期设计阶段,晶诺威科技为客户提供晶振应用相关技术支持,其中包括:晶振选型、晶振单体不良分析、RTC时钟校准、振荡电路匹配、负性阻抗测试、晶振温度特性测试等。
在无源晶振应用电路中,有时我们会遇到振荡电路有时起振有时不起振问题。在使用示波器探头或手指触摸晶振或其周边电路时,正常振荡的电路突然停振或已停止的振荡电路重新起振。关于振荡电路时振时不振现象,分析原因主要有以下三点:
石英晶片清洁程度
无源晶振内部的石英晶片(Crystal Blank)要在极其洁净的环境下工作,任何固体杂质或残留水蒸气都可能导致晶振电阻或频率超差,引发晶振工作不稳定。该类在振荡电路搭建正常的情况下时振时不振的晶振被称之为“睡眠”晶振。晶诺威科技石英晶片生产在洁净度百万级车间进行,在去离子水和99.99%异丙醇中使用晶片超声波清洁程序并采用调制空气法以保证石英晶片清洁最高质量完成。
激励功率驱动级别
在大多数生产批次中,我们在从1uW到500uW的五个最低级别上执行100% DLD测试。DLD测试将确保ESR(等效阻抗)和频率(Frequency)两个关键参数完全满足振荡电路要求,从而确保晶振在晶振规格书指定的额定激励功率(Drive Level)下100%正常起振。
振荡电路负载电容
晶振负载电容(Load Capacitance)不等于其在电路应用的匹配电容,如常见的RTC晶振32.768KHz负载电容为12.5PF,而我们建议的匹配电容在15~18之间。电路板杂散电容因电路板布线设计不同而异。匹配电容的选择及电路板杂散电容的动态变化往往影响晶振输出的频率精度,甚至起振时间及/或频率稳定性。