各種供應(yīng)商提供各種形狀和尺寸的石英晶振,其性能規(guī)格可廣泛.這些規(guī)范中的一些包括諧振頻率,諧振模式,負(fù)載電容,串聯(lián)電阻,支架電容和驅(qū)動(dòng)電平.本應(yīng)用筆記有助于理解這些參數(shù),允許用戶指定適合其應(yīng)用的晶體,以及使用MAX1470超外差接收器電路獲得最佳結(jié)果的晶體.

石英晶體可以從各種供應(yīng)商處獲得,具有各種形狀和尺寸,并且可以在性能規(guī)格上廣泛使用.這些規(guī)范中的一些包括諧振頻率,諧振模式,負(fù)載電容,串聯(lián)電阻,支架電容和驅(qū)動(dòng)電平.了解這些參數(shù)將允許您指定適合您的應(yīng)用的晶體,并使用MAX1470電路為您提供最佳結(jié)果.晶體的等效電路如圖1所示.它由運(yùn)動(dòng)元件組成:電阻器,Rs,電感器,Lm和電容器,Cm和并聯(lián)電容,Co.運(yùn)動(dòng)元件決定串聯(lián)諧振頻率和Q.諧振器并聯(lián)電容Co是晶體電極,支架和引線的函數(shù).

圖1.水晶模型.

以下詳細(xì)介紹了關(guān)鍵性能規(guī)范.

共振頻率

要指定的晶體頻率取決于您有興趣接收的頻率.由于MAX1470采用10.7MHzIF和低端注入,因此晶振頻率由(所有單位為MHz)給出:

對(duì)于315MHz應(yīng)用,晶體頻率為4.7547MHz,而對(duì)于433.92MHz,需要6.6128MHz晶體.只應(yīng)指定基模晶體(無(wú)泛音).

共振模式

晶體有兩種共振模式:系列(兩者的較低頻率)和平行(或反共振,兩者中的較高者).所有晶體都表現(xiàn)出兩種諧振模式,在振蕩電路中它們呈現(xiàn)電阻性.在串聯(lián)諧振時(shí),運(yùn)動(dòng)電容Cm和電感Lm的電抗相等且相反,電阻最小.但是,在反共振點(diǎn),電阻最大,電流最小.振蕩器設(shè)計(jì)中不使用反諧振點(diǎn).

通過(guò)添加外部元件(通常是電容器),可以使用石英晶體在串聯(lián)和反諧振頻率之間的任何頻率下振蕩.在晶體工業(yè)中,這被稱為并行頻率或模式.該頻率高于串聯(lián)頻率,但低于Quartz Crystal的真正并聯(lián)諧振(反諧振點(diǎn)).圖2顯示了典型的晶體阻抗與頻率的關(guān)系曲線.

圖2.晶體阻抗與頻率的關(guān)系.負(fù)載電容和可拉性

使用并聯(lián)諧振模式時(shí),負(fù)載電容是一個(gè)重要的規(guī)格.在這種模式下,晶體的總電抗略有電感,與振蕩器的負(fù)載電容并聯(lián),形成一個(gè)決定振蕩器頻率的LC振蕩電路.隨著負(fù)載電容值的改變,輸出頻率也會(huì)改變.因此,晶體供應(yīng)商必須知道石英晶體振蕩器電路所采用的負(fù)載電容,以便在工廠使用相同的負(fù)載電容進(jìn)行校準(zhǔn).

如果使用設(shè)計(jì)為使用不同負(fù)載電容振蕩的晶體,則晶體被拉離其規(guī)定的工作頻率,從而在參考頻率中引入誤差.因此,為了將晶體拉回到所需的工作頻率,需要添加外部電容來(lái)修改負(fù)載電容.圖3顯示了MAX1470EVKit電路中的晶振.在該電路中,C14和C15是串聯(lián)牽引電容器,而C16是并聯(lián)牽引電容器.Cevkit與MAX1470等效,加上evkitPCB雜散電容.Cevkit大約是5pF.

圖3.EVKit等效電路.

串聯(lián)電容器將“加速”晶體,而并聯(lián)電容器將“減速”它.由于Cevkit等于5pF,如果使用負(fù)載電容為5pF的晶體,它將以其預(yù)期頻率振蕩,并且不需要額外的電容(C16保持開路,而C14和C15在電路板上短路).evkit本身使用3pF負(fù)載電容晶體,需要串聯(lián)2x15pF電容才能加速.要計(jì)算所需的電容值,請(qǐng)使用:

對(duì)于evkit,如果不使用2系列電容,4.7547MHz晶振實(shí)際上將在4.7544MHz振蕩,導(dǎo)致接收器調(diào)諧到314.98MHz而不是315.0MHz,誤差約為20kHz或60ppm.因此,關(guān)鍵是要使用串聯(lián)或并聯(lián)電容器甚至兩者的組合來(lái)匹配晶體的負(fù)載電容(取決于可用電容器的值).例如,1pF并聯(lián)電容就是6pF負(fù)載電容晶體所需要的(或以下組合:C14=C15=27pF,C16=5pF).必須注意不要使用過(guò)大的C16值,因?yàn)樗鼤?huì)增加電流通過(guò)Oscillator電路,導(dǎo)致其失效.圖4顯示了并聯(lián)電容和振蕩器電流之間的關(guān)系.

圖4.晶體振蕩器電流與增加的并聯(lián)負(fù)載電容.

在定制PCB上,如果不知道Cevkit,可以在頻譜分析儀上監(jiān)控IF(確保在將信號(hào)插入頻譜分析儀之前使用隔直電容),然后使用串聯(lián)和并聯(lián)電容器調(diào)整IF回到10.7MHz.

串聯(lián)電阻

對(duì)于大多數(shù)晶體,典型的串聯(lián)電阻范圍為25Ω至100Ω.石英振蕩器供應(yīng)商通常會(huì)對(duì)此電阻進(jìn)行表征,并指定串聯(lián)電阻的最大值.MAX1470振蕩器電路不要超過(guò)100Ω.

支架或分流電容

這是晶體電極,支架和引線的電容.典型值范圍為2pF至7pF.驅(qū)動(dòng)電平必須限制晶體中消耗的功率,否則石英晶體會(huì)因機(jī)械振動(dòng)過(guò)大而失效.由于非線性行為,晶體特性也隨驅(qū)動(dòng)電平而變化.晶體供應(yīng)商將指定特定產(chǎn)品系列的最大驅(qū)動(dòng)器級(jí)別.使用驅(qū)動(dòng)電平在1μW范圍內(nèi)的晶體.這些規(guī)格允許您指定最符合MAX1470振蕩器電路要求的晶體,從而提高整體性能.

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