为什么晶振频率不准确？是什么影响了频率偏移？

晶振（晶体振荡器）在数字电路设计中占据着举足轻重的地位，被誉为“数字电路的心脏”。它作用是为系统提供基本的时钟信号，是一种利用石英晶体的压电效应制成的电子元件。在晶振电路设计过程中，选择合适的晶振、合理配置电路参数、确保晶振的稳定运行，都是设计师们需要重点关注和精细调整的重要环节。

但是,很多工程师对晶振以及外围电路的设计并不十分了解，凭感觉设计之后，造成产品工作异常，却又找不到原因，那么可能是晶振电路设计的问题。爱普生资深的FAE们凭借多年的经验，总结出了晶振电路设计的三点技巧，今天探讨三点技巧之一：为什么晶振频率不准确？是什么影响了频率偏移？

1、是什么造成了频率偏差？

(1)当你把晶体连接到振荡电路时，可能经历过频率的偏差

例如：一个室温频率容差为±10x10-6的水晶单元被连接到振荡电路中

振荡频率却显示为-40x10-6，为什么？让我们探究一下可能的因素。

首先，晶体的负载电容，既CL值是否正确?

振荡电路的CL值=晶体单元的CL值

如果CL值不匹配，振荡频率会偏移可能超过10x10-6/pF.；

例如：如果CL值为6 pF的晶体单元连接到10 pF的振荡电路中，

振荡频率会变成大约-40x10-6。

(2)振荡电路中的变化也不能忽视

CL可以通过下面的公式计算：

CL=(Cg xCd)/(Cg+Cd)+Cs

Cs:PCB杂散电容

IC内置电容

CL会随着Cg,Cd,Cs而变化。如果CL变化±1pf,在图表中水晶单元的振荡频率会变化±10x10-6。

2、激励功率

(1)如果激励功率设置过高，振荡频率会偏差或R1(ESR)值会升高

我们建议在激励功率的规格内去设置它；

(2)什么是激励功率?

激励功率表示使晶体单元振荡所需的电能，可以使用以下公式计算激励功率(P)=|²x Re；

激励功率(P)=I²x Re；

其中，“I”代表流过晶体单元的电流，“Re”代表晶体单元的有效电阻Re=R1x(1+Co/CL)²。

3、测量方法，如何测试？

如果无法在缓冲器输出端进行测量，请尝试在晶体单元的Cd端进行测量我们建议使用寄生电容较小的FET探头。

4、测量方法需要使用参考时钟

(1)参考时钟有什么用处呢？

您需要用一个精度高于被测振荡器的参考源来评价它；

如果可能，我们建议使用OCXO或精度更高的参考时钟。

(2)为什么需要参考时钟？

频率是以单位时间内振动的次数来衡量，参考时钟可以对应正确的单位时间如果单位时间不准确，则测量的频率也会不准确。

5、在使用晶振时，需要注意以下几点：

(1)布局合理：晶振应远离板边以防止掉落或受撞击导致破损，并尽量靠近MCU布局以减小信号传输的延迟和干扰。

(2)电源稳定：稳定的电源电压是确保晶振频率准确性的重要条件。

(3)避免干扰：应采取适当的屏蔽和隔离措施以减少电磁干扰对晶振的影响。

(4)定期校准：对于需要高精度计时的应用，应定期对晶振进行校准以确保其准确性。

由此可见，晶振频率不准确及频率偏移是由多种因素共同作用的结果，希望大家结合这篇文章对晶振的使用和设计有所帮助。

下一篇文章将会为大家重点分析：为什么电路功耗高，晶振选型正确吗？感兴趣的工程师朋友们可以点击查看。江苏南山电子是EPSON/爱普生（中国）有限公司授权代理商，欢迎咨询选购爱普生晶振，如需技术支持，请联系网站客服或者我们的技术工程师。