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許多工程師在設計振蕩器電路時并沒有花太多心思在晶振上。對他們來說，這是一個非常經典的標準電路。事實上，事情并沒有那么簡單。振蕩器電路作為單片機系統的的心跳，它需要晶振與其其他組件之間的仔細匹配。否則生成頻率的準確性會受到影響，應用程序甚至可能在現場失效。在進行降本或者查找國產替代物料時，我們也經常會遇到關于晶振的類似問題：更換晶振后單片機工作正常是否就可以了？還有沒有其他的參數需要考察的？為了解答各位的疑惑，我們對客戶的振蕩器電路進行了詳細的分析，旨在實現晶體和電路之間的最佳匹配。針對晶振的參數，除了振蕩頻率，其實我們更關心下面的三個參數：

1) 頻率精度

2) 振蕩安全系數 (OSF)

3) 驅動電平

一：頻率精度

振蕩器電路的主要任務是在整個應用期間和所有環境條件下產生穩定和準確的頻率。頻率精度的單位是PPM，代表百萬分之一，即1/1000000。晶振調整頻差最常用的就是±10PPM、±20PPM和±30PPM，這個數值越小說明晶振精度越高。頻差的選擇是基于數碼產品類型而定，比如網絡通信類電子產品對晶振的精度要求比較高，通常為±10PPM居多。在使用過程中，振蕩器電路的總負載電容CL和晶振的標稱負載電容CL是影響頻率精度的主要因素。振蕩器電路的總負載電容 (CL) 必須盡可能接近晶體的標稱負載電容 (標稱 CL) 或理想匹配。因此，電路分析的第一步是確定石英晶體在其兩個端子“實際測到”的總負載電容 (CL)。由于與電路的任何直接接觸都會使測量結果失真，因此需要使用放置在電路上方一小段距離處的近場探頭在不接觸的情況下進行測量。然后將晶體從電路中焊接出來，并使用晶體網絡分析儀在標稱 CL 下進行測量。總 CL 與晶振標稱 CL 的偏差越大，頻率偏差越大。干貨：在進行晶振替換時，首先需要確定PPM即晶振的標稱負載電容與原來晶振的負載電容相差有多少。當然溫度等外界環境條件對晶振的影響也是影響頻率精度的一個重要的因素。

二：振蕩安全系數

檢查振蕩器電路的振蕩安全性。該術語描述了電路在所有可能的環境條件下快速可靠地啟動的能力。因此，分析集中在電路內的電子電阻上。

如上圖 所示，電路中內置了一個新的附加電阻器 (R Pot)，與石英串聯。然后逐步增加 RPot的電阻，直到振蕩停止。該方法可以模擬“最壞情況下”晶振所允許的最大阻抗。以這種方式確定的最大阻抗與晶體的 ESRmax 之比最終得出振蕩安全系數 (OSF)。如下圖中晶振的參數手冊。

對于MHz的晶體 ，對于大多數標準應用來說，大于 5 的 OSF 被認為是足夠的。對于與安全相關的應用，例如汽車行業或醫療技術中的應用，通常需要大于 10 的 OSF。對于KHz的晶體，3 到 5之間的 OSF 值必須已經被評為良好，大于 5 的值必須被評為非常好，因為這些電路的設計功率非常低干貨：進行晶振替代時，可以通過對比在電路中OSF的數值來確定新晶振與舊晶振的安全系數的關系。

三：驅動電平

為了防止晶振過載，確定其工作在晶振上的電源。為此，第一步是使用電流鉗測量流過石英的電流強度。石英的“驅動電平”是根據該測量結果和已經確定的電路參數計算得出的。驅動電平不得超過石英數據表中指定的最大值。

超過最大驅動電平可能導致頻率偏差，或者在最壞的情況下，甚至導致晶振故障。如下圖中是某款晶振的驅動水平。

干貨：對于同一個電路，使用上圖中測量的電流相差越小，代表更換晶振帶來的風險越小。也可以通過對比新舊晶振的驅動電平來決定，參數越接近，更換晶振所帶來的風險最小。

四：調整電路

通過上面的三個測試，并找到了相對比較滿意的晶振就可以放心到應用到自己的產品中。但是，若迫于無奈，只能選擇某款測試參數并不太滿足的晶振時，就必須調整電路。例如，如果頻率精度有問題，電路中負載電容的變化可以減小電路CL與晶振標稱CL之間的差異，從而提高頻率精度。

以上對晶振的三個參數進行了簡要的講解，希望有助于幫助到各位。可以在本公眾號內回復【晶振】【振蕩器電路】獲取更多這方面的資料和內容。