什么是振荡裕量？振荡裕量的计算方法介绍

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振荡裕量

振荡裕量是指振荡停止的裕量，这是振荡电路中最重要的术语。

该裕量是以晶体谐振器电阻为基础的比值，表明振荡电路放大能力的大小。

理论上来说，在裕量大于或等于1时，振荡电路可以运行。但是，在振荡裕量接近1时，由于振荡启动时间过长等原因，模块运行可能会失败。可以通过增加振荡裕量来解决此类问题。

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测量-计算

振荡裕量可以使用如下方法计算振荡裕量:

振荡裕量 [倍] = |-R|/R1spec

其中：

• |-R|: 负阻
• R1spec: 规范中规定的晶体谐振器等效串联电阻超大值。

请参考晶体谐振器目录或数据表中的R1 spec值。可以测量实际振荡电路的负阻。最好使振荡裕量大于或等于5倍。

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测量-方法

1. 测量要求

• PCB
• 晶体谐振器 (具有等效电路常数数据)
• 电阻 (SMD)
• 测量仪器 (示波器、频率计数器或是其它可以观察振荡的仪器)

常规振荡电路 : 通常由C-MOS逆变器 (包括MCU) 、反馈电阻 (通常包括MCU) 、阻尼电阻、外部负载电容和晶体谐振器组成。

2. 将电阻串联到晶体谐振器上，并检查振荡电路是否工作。

在测量负阻时，将电阻串联到晶体谐振器上。这个串联电阻并不在实际中使用。

3. 如果2) 证实有振荡，就增大电阻。如果没有振荡，就减小电阻。
4. 找出超大电阻 (=Rs_max) ，即振荡停止前的电阻。
5. 用Rs_max测量振荡频率。
6. 通过以下公式计算有效电阻RL

其中：

• R1、L1、C1和C0是等效电路常数
• fr是石英晶体响应频率

7. 通过以下公式计算负阻|-R|:

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测量-简单方法

我们可以用简单方法来查看一下振荡裕量是否超过5倍：

• 准备一个晶体谐振器等效串联电阻额定电阻5倍的电阻器。
• 将准备好的电阻器串联到晶体谐振器上。
• 检查振荡电路是否正常工作。

判断：

• 振荡电路是否正常工作，也就是振荡停止裕量大于等于5倍。
• 如果振荡电路不工作，振荡停止裕量可能小于5倍。
• 在振荡停止裕量小于5倍时，最好减小阻尼电阻或是外部负载电阻。

例如，针对下列电路需确定振荡裕量是否超过5，可以用这种简单方法做判断：

• 在这种情况下，等效串联电阻的额定值是100ohm。
• 在晶体谐振器上串联510ohm电阻。
• 在此条件下，检查电路是否能保持振荡。
• 如果振荡可以启动并持续，那么这个电路的振荡裕量就超过了5倍。

振荡电路: 测量负阻 (简单方法)

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判断

请使用振荡裕量大于5倍的振荡电路。

在实际使用中，从理论上来说，如果振荡裕量大于或等于1倍，应通过振荡电路是否工作来考虑振荡裕量的变化。

如果振荡裕量较低，很可能会出现振荡故障。因此，最好检查一下振荡裕量，并考虑电路条件，以保持足够的振荡裕量。

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注意

1. 影响振荡裕量的不仅是晶体谐振器特性，还有组成振荡电路的元件 (MCU、电容器和电阻器) 。因此，在使用MCU组装模块时，尽量检查一下振荡裕量。
2. 尽量对串联的电阻器进行评估。请不要在实际使用中使用此类电阻器。
3. 尽量检查模块的功能。振荡电路的频移很可能会造成模块无法正确工作。
4. 在测量中应当使用夹具和插座，但是它们的杂散会对振荡裕量产生影响。