石英晶体振荡线路误差来源及其回路分析

振荡线路回路分析的目的：

　　一个晶体振荡电路必然会存在一定范围的误差，问题是如何了解这个误差范围，并将误差值控制在最小的范围以内。

　　振荡电路主要有三种误差来源：

　　第一种：石英晶体单元本身就存在有不同的精度（也就是容许误差）。

　　第二种：误差来源是石英晶体的温度特性，也就是频率随温度变化会出现偏差的现象。

　　图1：石英晶体频率—温度特性曲线

　　第三种：误差来源来自振荡电路上的外围元器件配置，这些组件包括石英晶体、半导体IC、外围电阻/电容，以及PCB走线。

　　进行振荡电路回路分析的目的，就是为了检视石英晶体在整个振荡电路中是否得到理想的匹配。透过回路分析，研发人员可以在电路设计阶段就了解石英晶体振荡电路的匹配状况，避免在量产后才发生问题，因为再更改设计很不容易。

　　回路分析要点

　　振荡电路回路分析包含三个基本的面向，介绍如下：

　　1.频率容许误差（Frequency Tolerance）的量测：

　　频偏误差的计算公式如下：

　　频偏误差=（量测频率值–中心频率值）/中心频率值x 1，000，000（得出的单位为ppm）。

　　2. 驱动功率（D.L.，Driver Level）：

　　计算公式为： P （uW）= I^2 x Re

　　3. 负性阻抗（也称为起振余量）：-R

负性阻抗代表振荡线路的起振余量状况，也就是这个电路的健康度，即石英晶体在驱动下容不容易被起振。负性阻抗的判断基本值是石英晶体最大ESR值的3~5倍。