晶体谐振器的FAQ Q晶体谐振器的振荡电路无法振荡的原因及对策是什么？

如果晶体谐振器的振荡电路无法振荡，可能的原因有以下4点：

• 微处理器设定错误
• C-MOS反相器无法作为放大器工作
• 谐振器特性不符合规格
• 振荡裕量不足

这些大多是由于电路条件或元件特性不匹配而造成的，通过按顺序确认设定和电路条件可以确定故障原因并采取相应的对策。

如果无法振荡，按以下步骤进行确认将使原因排查更加容易。

1. 确认微处理器设定
   确认振荡电路的启用设定和是否已正确进行初始化处理。
2. 确认振荡电路的放大级
   确认C-MOS反相器是否已作为放大器工作，反馈电阻(Rf)是否已正确连接，或者微处理器是否已内置反馈电阻。
3. 确认谐振器的特性
   确认谐振器的R1和带负载时的谐振频率(fL)等特性是否在规格范围内。
4. 确认振荡裕量
   确认振荡电路中是否确保了足够的负阻。

<原因①：微处理器设定错误>

处于未进行启用振荡电路的设定或初始化处理的状态。
根据IC的不同，可能需要进行启用振荡电路的设定或复位处理，未完成相关设定可能会导致无法满足振荡条件。

主要对策

• 确认是否已正确进行振荡电路启用设定和初始化处理

<原因②：C-MOS反相器无法作为放大器工作>

振荡电路放大级——反相器处于未正确施加偏置电压的状态。
如果反馈电阻(Rf)连接不正确，反相器可能无法作为反相放大器工作，从而无法振荡。

主要对策

• 确认反馈电阻(Rf)是否已连接正确，或者微处理器是否已内置反馈电阻
• 确认反馈电阻的值是否合适

<原因③：谐振器特性不符合规格>

谐振器处于电气特性（R1、谐振频率等）与电路条件不匹配的状态。
如果特性超出规格范围，则可能会无法满足振荡条件，导致振荡电路无法工作。

主要对策

• 确认谐振器的R1和谐振频率是否在规格范围内
• 确认所使用的谐振器与电路条件是否合适

<原因④：振荡裕量不足>

处于振荡电路稳定振荡所需的裕量不足的状态。
如果电路的负阻较小，则可能会无法启动和维持振荡，导致无法振荡或振荡停止。

主要对策

• 确保足够的振荡裕量（一般而言，参考标准为：在民生用途中为R1标准值的5倍或更大，在车载用途中为10倍或更大）/li>
• 调整负载电容以提高电路的负阻
• 调整限流电阻以改进振荡裕量

■改进振荡裕量的具体示例（设计参数调整）

• 减小外部负载电容值

  减小外部负载电容会增加反相器输入输出的阻抗，从而增加振荡电路的负阻，进而改进振荡裕量。但是，降低外部负载电容会导致振荡频率提高。更改外部负载电容后，请确认振荡频率在所需的频率范围内。

• 减小限流电阻的值

  反相器增加的振幅会因限流电阻而衰减，因此，减小此值会减小振幅衰减，并提高振荡电路的负阻，从而改进振荡裕量。但是，由于振幅衰减已被减小，因此驱动功率会提高。请确认您所用谐振器的规格书，并确认驱动功率不超过其工作范围。

• 什么是振荡裕量？

  振荡裕量是表示振荡电路开始和维持振荡所需的裕量大小的指标。
  一般而言，建议确保其为谐振器的等效串联电阻(R1)的5倍或更大。
  一般而言，建议相对于谐振器的等效串联电阻(R1)的标准值，在民生用途中确保其5倍或更大，在车载用途中确保其10倍或更大的裕量。

• 什么是反馈电阻(Rf)？

  反馈电阻是让C-MOS反相器作为反相放大器工作所需要的电阻。
  它是决定振荡电路工作点的重要元件，连接不当或电阻值不合适都可能导致振荡失败。
  关于反馈电阻，请参照“晶体谐振器：专业术语的基础知识”。

• 什么是负载电容？

  负载电容是连接到振荡电路的电容元件。
  负载电容是影响振荡频率和振荡电路稳定性（振荡裕量）的重要电路参数。
  关于负载电容，请参照“晶体谐振器：专业术语的基础知识”。

• 设计阶段
  在设计振荡电路时，此信息可在考虑所需的电路条件和元件参数时作为参考。

• 试制/测试阶段
  可用作试制电路无法振荡时的确认项目和测试步骤。

• 故障解析
  有助于排查无法振荡或振荡停止的原因。

• 量产缺陷
  可用于对量产产品中发生的振荡故障和工作不稳定的原因进行分析并预防再次发生。