晶振频率测量: 带负载的探头容易引发问题

晶振知识

晶振频率测量: 带负载的探头容易引发问题

作为简便的方法,可以考虑将测量探头直接连接到晶体谐振器的引脚上,但此方法会导致测得的频率值比实际值偏低,无法做到精准测量。

原因在于:

一般探头的输入电容为13pF左右,即便是输入电容相对较小的FET探头也有约2pF。当探头接入晶体谐振器的引脚时,会改变负载电容 CL,从而导致测定结果产生偏差。

晶振频率测量: 带负载的探头容易引发问题

在上图所示的振荡电路中,负载电容CL如公式所示:

CL=CinxCout / (Cin + Cout) + CS + CIC

注:

CS: 电路的寄生电容

CIC: IC的内部电容

例如, 当Cin=Cout=8pF, Cs=2pF, CIC= 4pF时, 由公式1可得CL值为 10pF。

举例:

晶振频率测量: 带负载的探头容易引发问题

在接入负载电容CL时,从该晶体谐振器的自身频率 (Fo) 开始的频率变化示例。由上图可知,CL越大,频率越低。 当不接入FET探头时,振荡频率的测量值为 +136ppm。相对地,当接入FET探头时,由于负载电容增加了2pF,测量值变为+115ppm,比原来低了21ppm,因此无法做到非常精准的测量,这一点误差需要注意。

负载电容对频率的影响由晶振本体的TS牵引值决定。不同频率和封装的晶振频率TS值也不同。预测试结果可以得出,上图中所测晶体谐振器的TS大约为10.5ppm/pF。

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