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晶振参数校定

在批量整机测试中,遇到部分样机不出彩或彩条等色彩问题。除了ISP自身寄存器设定与TV Decoder输出周边参数不正确;应用电路上的问题大多是晶振频偏所致。以下主要介绍晶振网络参数匹配方法与实际校定案例。

 

一、关注参数

(1)常温频偏   ±10PPM         (25℃)

(2)温度频偏    ±30PPM          (-10~+70℃)

(3)负载电容    15PF

(4)谐振电阻    <40Ω        

         晶振最关注的参数是频偏与负载电容,通过负载电容才能确定C109,C110电容取值。    


(a)典型电路

 

         图(a)典型电路中,参数说明如下:

(1)C109,C110为外加负载电容;

(2)R116为回授电阻,约为200K~1M Ω;
(3)R117为限流电阻,一般回路不需接此电阻,回路振幅过大可加入,取值约470 Ω~1K Ω;

 

二、负载电容计算
         CT=(C109*C110)/(C109+C110)
         CL=CT+Cs

         Cs:线路上分布的杂散电容

         CL:负载值,指特定负载频率时的负载电容(pf)

         晶振厂家的《产品规格书》会列出所选晶振的参数,通过已知参数我们可以计算出外加负载电容的取值,通常我们会取C109,C110取相同的值,因此:

CT=CL-Cs=15p-Cs;

         通常Cs为3~7pF,取经验值5pF,因此求出C109,C110的匹配值为20pF。

         实际值需要每种板子实际测量,正因如此,才有了定标一说,尤其对频率极度敏感的应用电路,正如CCD板机中CVBS复合模拟信号输出,其中调制在亮度信号中的色度是固定频率(3.58Mhz/4.43Mhz)并利用与Reference Color Burst之间的相位差出彩,因此频率失准后,才会出现诸多与颜色相关的问题。

 

 

三、实际匹配电容调校

1、负载电容选值:

(1)选择10pF电容

1> C109=C110=10pF

2>标称频率f1 =28.375000Mhz    

3>实测频率f2 = 28.377137Mhz

4>频率误差E1=2137Hz

5>实际频偏等于(E1*10^6)/f1 = +75.3PPM

(2)选择22pF电容

1> C109=C110=22pF

2>标称频率f1 =28.375000Mhz    

3>实测频率f2 =28.374912Mhz

4>频率误差E1 =-88Hz

5>实际频偏等于(E1*10^6)/f1 =-3.1PPM

         由上可知,我们应该将匹配电容加大,以减小实际频率。通过多次更换不同电容测试,最总确定使用22pF电容,频偏能满足要求。

         实际使用电容为22pF,根据计算公式,该板机的Cs约为4pF。

 

2、测量负性阻抗:

         “负性阻抗”是用来评价振荡回路品质(Q)的指标。在某些情况下(老化,温度变化,电压变化…等),振荡回路会失效,回路可能不起振,因此IC 负性阻抗 (Negative resistance ,-R )的确认就变得相对重要。稳定的振荡回路,振荡IC的负性阻抗(-R)至少为晶振阻抗的5倍以上,即|-R| > 5Rr。

         负性阻抗的测量方式如下:

1> 串联电阻R118到Crystal 的输出端(Xout)
2> 调整R118值,使Crystal 由起振至停止振荡
3> 当电路由起振至停止振荡时,测量R119值
4> 得到负性阻抗|-R| = R119+Rr,Rr为晶振的谐振电阻

注:回路的杂散电容会影响到上述结果的准确性

        通过以上步骤,测量出R119值大于1K,因此满足负性阻抗要求。

         如果实测结果不能满足负性阻抗,则应减小C109电容值,再微调C110,直到满足以上两个条件;如果一定要令C109,C110选值一致,则应当先将R118值调整到大于5R(200R),然后测量是否起振。

后记:

         板机厂商建议,板机应用方案中,晶振封装规格建议选用SMD49US封装,除了抗跌落性好之外,最重要的是温度频偏低,更适合户外高低温环境应用。

         晶振厂家建议,晶振匹配网络中,R117的位置即使不用,一定要预留,焊接0R电阻;通过该电阻能调整频率幅值,避免因此重新Layout。

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