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SMD或49US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。