這是一個(gè)USB裝置所使用的控制LSI，組合了48Mhz基準(zhǔn)頻率的石英晶體諧振器。發(fā)生案例是在數(shù)字相機(jī)廠商A。發(fā)振電路所需要的Inverter、回授阻抗(Rf)內(nèi)建在LSI里面。
　　為了降低消耗電流，計(jì)劃換用了另一個(gè)廠商的LSI，結(jié)果卻陸續(xù)發(fā)生了底下幾種狀況：
　　之一，完全不會(huì)振蕩。
　　之二，振蕩不穩(wěn)定，當(dāng)特定的探棒接觸到電路時(shí)，振蕩停止。
　　之三，不會(huì)振蕩的狀態(tài)，用手接觸基板時(shí)卻又會(huì)振蕩。
　　之四，低溫的時(shí)候可以振蕩，一到高溫就不振了。
　　這究竟是怎么一回事呢?于是廠商A向器件提供廠商求教。依據(jù)器件廠商的說(shuō)明，是出于“負(fù)性阻抗”的不足，就難以確保振蕩的滿足條件。那什么是“負(fù)性阻抗”呢?這就要從發(fā)振電路的等效電路來(lái)說(shuō)起了。
　　從石英晶振器件端，朝Inverter發(fā)振電路端看過(guò)去的實(shí)效阻抗，就是一個(gè)“負(fù)性阻抗”。這個(gè)“負(fù)性阻抗”的數(shù)值與振蕩頻率息息相關(guān)。為了確保振蕩電路的安定性，該負(fù)性阻抗的絕對(duì)值，必須保證比振蕩器件的等效串行阻抗CI(Crystal Impedance)還要大的多，此乃必要條件。
　　因此，關(guān)鍵的問(wèn)題理清之后，必須掌握“負(fù)性阻抗”的絕對(duì)值定義。它可以視為“r+CI”。此處的r是插入與石英振蕩器器件串接的電阻，當(dāng)逐漸調(diào)整r到某一個(gè)數(shù)值，電路就不會(huì)震蕩。故，將負(fù)性阻抗的測(cè)試步驟摘要如下：
　　·插入與石英振蕩器器件串接的電Far。
　　·調(diào)整r到剛好停止振蕩的狀態(tài)之?dāng)?shù)值
　　·測(cè)量r電阻值
　　這時(shí)候，負(fù)性阻抗的絕對(duì)值就等于“r+CI”。
　　就實(shí)用的角度來(lái)說(shuō)，一般的推薦值r/CI約在5～10倍之間。而“r/CI”之值就稱為振蕩的充裕度。需要這個(gè)充裕度，是因?yàn)楹饬康秸袷庪娐分苓吰骷奶匦云疲词菇?jīng)年累月加上溫度的變化，仍然有足夠充裕空間來(lái)振蕩的指標(biāo)。
　　廠商A于是根據(jù)這個(gè)建議在試作的基板上，進(jìn)行實(shí)際負(fù)性阻抗的測(cè)量。結(jié)果的數(shù)據(jù)是r約0～15Ω。48MHz石英振蕩器的CI值，最大約40Ω左右。故，適當(dāng)?shù)膔值該是200～40Ω以上。于是判定是發(fā)振電路的負(fù)性阻抗絕對(duì)值太低，充裕度不足(僅有0～0.375)。負(fù)性阻抗過(guò)小的原因就是出在US8控制器的變更。因?yàn)榭刂芁SI內(nèi)藏的Inverter，回授電阻數(shù)值，會(huì)隨著變更廠商而變化。
　　一般，LSI若是提供基準(zhǔn)頻率的場(chǎng)合，往往會(huì)利用到LSI內(nèi)部的Inverter、回授電阻。也有些廠商的設(shè)計(jì)思想則是采用回授電阻外接的方式。
　　因?yàn)樵搹S商A換了另一家的USB控制器之后，其Inverter的gm(電導(dǎo)Conductance)以及回授電阻Rf起了變化，其負(fù)性阻抗的絕對(duì)值變小。廠商A不知該如何來(lái)改進(jìn)，遂將試作的基板交給振蕩器器件供貨商，看是否可以從線路定數(shù)來(lái)著手。經(jīng)過(guò)測(cè)量之后，發(fā)現(xiàn)Rd阻尼電阻(Damping)約680D,，非常大。Cg與Cd的靜電容量22pF，稍微大了一點(diǎn)。于是，將Rd換為220Ω：Cg與Cd的容量置換為10pF左右。再度測(cè)量，負(fù)性阻抗的絕對(duì)值收斂在330Ω前后，落在合理的數(shù)值范圍內(nèi)。當(dāng)變換LSI之后，與LSI連接發(fā)振電路的定數(shù)，有時(shí)候也要跟著修正線路定數(shù)。
　　不過(guò)，畢竟是負(fù)性阻抗的問(wèn)題。最近，隨著LSI消耗電流的降低以及振蕩器件的小型化，光是變更線路定數(shù)也無(wú)法調(diào)整負(fù)性阻抗在合理的范圍的案例也漸漸增加。
　　當(dāng)然，變更LSI內(nèi)部Inverter的特性也是解決對(duì)策。但是，泛用型的LSI變更幾乎不可能。這時(shí)候的解，就是不用LSI內(nèi)部的Inverter，而是設(shè)計(jì)獨(dú)自的振蕩電路。
據(jù)了解，有些廠商一致都選擇更改了頻率，認(rèn)為頻率越小，功耗越小。有的甚至將頻率改到了1M的石英晶振。不知道這篇文章對(duì)讀者有沒(méi)有幫助了。