關于晶體,已經發過3篇,主要講了關鍵術語、頻偏、負性阻抗:
②晶體在使用過程中需要注意哪些點?(二)--PCB板實際頻偏計算
今天我們就聊聊晶體的另一個關鍵特性:激勵功率。
1、一道面試題
照例,先拋出來一道面試題:“PCB板上的晶體的激勵功率過大,如何調整?”。這個問題比較常規,面試中標的概率比較高,實際使用時也可能會碰到這類問題。如何回答,10秒時間自己先思考下。
2、激勵功率是…
激勵功率,實際就是晶體諧振器工作時所消耗的功率。其實,這點很容易理解。電子器件工作是總是要消耗功率的。
3、激勵功率的范圍是…
既然問道“晶體的激勵功率過大”,那就需要知道激勵功率通常的范圍是多少,多少算是過大。
激勵功率的范圍,在晶體諧振器的規格書上都會有明確說明。一般而言,通常會要求激勵功率小于300uW。實際工程應用中,激勵功率小于200uW較為適宜。(具體以實際規格書要求為準)
如下圖所示,某品牌的晶體規格書中Driver Level就要求小于300uW。
如下圖所示,這個晶體的激勵功率已達到299.1uW,數值已經非常臨界。最好還是通過調整參數,降低到200uW以下。
4、激勵功率過大,會怎樣?
既然要求了激勵功率的范圍,可能有小伙伴會問了:超過這個范圍,會怎樣?
這是個好問題!
我們搞技術,做研發的,就需要這種專研、探索,充滿好奇心的心態。
舉個栗子:你可以形象地把晶體理解為一個人的心臟。激勵功率過大,就是心臟跳動的力度過于劇烈。如果心臟長時間處于劇烈跳動,勢必會出現器官疲勞,衰竭等現象,再后面可能會引發一系列連鎖反應。
再說回晶體,如果激勵功率過高,可能會出現振蕩頻率不穩定的情況。
5、激勵功率如何測試?
既然我們知道了激勵功率的范圍以及過大的危害,那么我們有必要了解激勵功率如何測試。
如上圖所示,用高頻電流探頭直接測試量晶體諧振電路中的電流有效值Irms。再根據如下公式計算,即可得出DL。
注意:這里面的電阻是RL,不是ESR。
6、激勵功率過大,如何調?
如文章開頭面試題中問道:晶體激勵功率過大,如何調整?
其實,知道了激勵功率的計算公式,這個問題也就沒什么了。
①降低電流值:可以增大限流電阻,這個方法簡單粗暴有效!
②減小外部匹配電容容值,也可以降低激勵功率。
7、實測報告
你可以上面說的有些虛無縹緲,有點摸不著看不到。下面我們看下某品牌的晶體的匹配測試實測報告。
外部匹配電容為20pf時,頻偏為+40.2ppm,激勵功率0.041uW,負性阻抗1535kΩ。
頻偏有些偏大,調整外部匹配電容(從20pf調整為27pf)。我們可以看到頻偏降到+11.5ppm,而激勵功率增大(從0.041uW增大到0.097uW),同時負性阻抗降低。
由此也可以看出,調整匹配電容后,可謂是牽一發而動全身,其他幾個關鍵參數都會隨之改變。同時也驗證了,增大匹配電容,激勵功率上升;反之則下降。
8、總結
今天要聊的內容基本到這里了,來捋一下今天都聊了哪些內容:
①激勵功率就是晶體諧振器工作時所消耗的功率;
②激勵功率的范圍:通常小于300uW。小于200uW較為適宜;(具體以實際規格書要求為準)
③激勵功率過大,可能會出現振蕩頻率不穩定的情況;
④激勵功率的計算方法,詳見上面公式;
⑤降低激勵功率,可以增大限流電阻,也可以嘗試減小匹配電容容值。
怎么樣?一個簡短的問題,給出的回答可淺可深。我的助攻只能到這里,能否晉升到陸地神仙境,一劍開天門,就看你的造化了!
關注“硬件微講堂”,硬件路上不慌張!