蓝牙晶振频偏会造成什么影响?如何计算实际PPM值?

在使用蓝牙设备时,若遇到蓝牙连接困难或连接成功后突然断开,数传数据不停随机中断然后自动连接,如此循环,这是非常让人头痛及恼火的事情。蓝牙是RF射频类电子产品,晶振的精度直接会影响到RF射频功能。

蓝牙晶振频偏会造成什么影响?如何计算实际PPM值?

蓝牙晶振频偏会造成什么影响?如何计算实际PPM值?

一般情况下,蓝牙接收模块存在信号连接及接收不良主要原因是受到晶振频偏影响,因此,在晶振选型时,建议选择具备精度高稳定性强的晶振。在精度选择方面,选择±10ppm以内的晶振,这样能够确保天线的正常信号接收功能,如灵敏度,距离及数据传输速度等。这些都是蓝牙功能得以实现的关键。晶振决定着整个蓝牙模块的时钟信号运行状态,因此有时针对调试好的蓝牙模块,有时会出现更换晶振就出现不良现象的情况。

当然,导致蓝牙设备发生不良的因素不排除其它方面,比如蓝牙芯片品质不良、焊接不良及软件需要DEBUG等。我们这里主要讲晶振。如果蓝牙芯片对晶振的频率精度要求为±10ppm以内,我们就需要给不良电路板上电,测试晶振的实际输出频率。

以目前蓝牙模块经常采用的无源晶振SMD 16MHz 9PF ±10ppm为例:

16MHz中的 “M”在英文中是 million的缩写,即百万的意思,数字为1000000。

因此 16MHz=16000000Hz,在理想状态之下,我们想要得到的晶振输出频率就是16000000Hz。高于这个数值或低于这个数值都被称之为频率偏差,简称频偏。

±10ppm:晶振频率误差范围为:±(16MHz* 10ppm)=±160Hz,即:晶振输出频率精度应该处于15.999840MHz至16.000160MHz之间。

假如频率计数器实测SMD 16MHz输出频率为15.999223MHz,晶振的实际输出频率偏负向了,显然已经偏出±10ppm。用公式反推得出数据约为:-48ppm。这时可以得出结论,晶振已严重超差,足够可以引发芯片无法捕捉频率信号并导致蓝牙出现上述各种不良。

蓝牙晶振频偏会造成什么影响?如何计算实际PPM值?

若采用的为无源晶振,首先根据芯片手册确定晶振的负载电容(CL)是否选择正确。然后通过调整晶振外接电容值的大小来对晶振输出频率进行微调。逻辑是当晶振输出频率偏负向时,需要减小外接电容值来提高晶振输出频率;反之亦然。在调试过程中,可以通过频率计对晶振输出频率进行实测,当它靠近16.000000这个数值时,选择的外接电容值即为最佳。如果没有外接电容,可选择内置补偿电容的晶振,并借助频率计实测晶振输出频率精度是否达标。

对于采用有源晶振OSC16MHz的方案,频率是固定的,输出频率精度是多少就是多少,没法调节。如实测精度不能满足芯片之需求,就只能更换±10ppm的有源晶振了。

最后补充一句,一般晶振标签上注明的晶振标称频率为温度在25℃时的调整频差,若蓝牙设备对晶振的稳定性有要求,还需要注意另外两个参数,即温度频差及工作温度。

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