许多工程师在设计振荡器电路时，并没有在石英晶体上花太多心思。对他们来说，这是一个标准的功能，无论如何都会起作用。其实没那么简单。

振荡器电路决定着应用的心跳，需要石英晶体和其它元件之间的仔细匹配。否则，所产生频率的准确性会受到影响，应用甚至可能在现场失败。

我们Cardinal晶振公司希望让我们的客户免受此类问题的困扰。因此，我们对客户的振荡器电路进行详细分析，旨在实现晶体和电路的最佳匹配。在这些所谓的“OSF试验”过程中检查了以下三个参数:

1)频率精度

2)振荡安全系数(OSF)

3)驱动水平

频率准确度

振荡器电路的主要任务是在整个应用周期和所有环境条件下产生稳定而精确的频率。为了使总负载电容(CL)必须尽可能接近额定负载电容(额定CL)或理想地与之匹配。

因此，电路分析的第一步是确定总负载电容(CL)石英晶体在其两端“看到”的。由于与电路的任何直接接触都会使测量结果失真，因此测量是在不接触的情况下进行的，使用近场探头放置在电路上方一小段距离处。然后将晶体从电路中焊接出来，用晶体网络分析仪在标称温度下测量L.

总C的偏差越大L从名义上的CL晶体的频率偏差越大。然而，通过检查分析仪中的晶体，可以确定需要哪些校正来提高电路的频率精度。

振荡安全系数(OSF)

在第二步中，检查振荡器电路的振荡安全性。该术语描述了电路在所有可能的环境条件下快速可靠启动的能力。因此，分析的重点是电路中的电阻。

如图1所示，电路中内置了一个新的附加电阻(R Pot ),与石英串联。然后逐步增加R电位计的电阻，直到振荡停止。这种方法模拟“最差情况下的石英”，并揭示特定振荡器电路中石英的最大容许阻抗。

以这种方式确定的最大阻抗与晶体的ESR，max之比最终得出振荡安全系数(OSF)。

对于MHz晶体(AT切割)对于大多数标准应用，大于5的OSF被认为是足够的。对于与安全相关的应用，例如汽车行业或医疗技术，通常要求OSF大于10。

对于KHz晶振，OSF值在3到5之间就已经被评为良好，大于5的则被评为非常好，这是因为这些电路的设计功耗非常低。

驱动电平

为了防止石英过载，需要确定是哪种功率作用在石英上。为此，第一步是使用高频电流钳测量流经石英的电流强度(图2)。从这个测量结果和已经确定的电路参数计算石英的“驱动电平”。驱动电平不得超过石英数据表中规定的最大值。

图2:为了计算驱动水平，测量流过石英晶体的电流

超过最大驱动电平可能会导致频率偏差，或者在最糟糕的情况下，甚至会导致石英发生故障。

调整振荡器电路

通过所有三项测试的振荡器电路可以放心地集成到目标应用中。但是，如果测试显示有缺陷，则必须调整电路。例如，如果频率精度有问题，电路中负载电容的变化可以减小电路CL和标称CL从而提高频率精度。有时也需要将原来安装的晶体更换为另一种类型。

对电路的任何改动都意味着必须重新进行这里列出的所有测试。这使得寻找石英和电路之间的完美匹配成为一项需要几个小时的修补工作。由于组件的尺寸很小，许多工作都是在显微镜下完成的。