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

圖1.水晶模型.

以下詳細介紹了關鍵性能規范.

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:

對于315MHz應用,晶體頻率為4.7547MHz,而對于433.92MHz,需要6.6128MHz晶體.只應指定基模晶體(無泛音).

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).所有晶體都表現出兩種諧振模式,在振蕩電路中它們呈現電阻性.在串聯諧振時,運動電容Cm和電感Lm的電抗相等且相反,電阻最小.但是,在反共振點,電阻最大,電流最小.振蕩器設計中不使用反諧振點.

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

圖2.晶體阻抗與頻率的關系.負載電容和可拉性

使用并聯諧振模式時,負載電容是一個重要的規格.在這種模式下,晶體的總電抗略有電感,與振蕩器的負載電容并聯,形成一個決定振蕩器頻率的LC振蕩電路.隨著負載電容值的改變,輸出頻率也會改變.因此,晶體供應商必須知道石英晶體振蕩器電路所采用的負載電容,以便在工廠使用相同的負載電容進行校準.

如果使用設計為使用不同負載電容振蕩的晶體,則晶體被拉離其規定的工作頻率,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修改負載電容.圖3顯示了MAX1470EVKit電路中的晶振.在該電路中,C14和C15是串聯牽引電容器,而C16是并聯牽引電容器.Cevkit與MAX1470等效,加上evkitPCB雜散電容.Cevkit大約是5pF.

圖3.EVKit等效電路.

串聯電容器將“加速”晶體,而并聯電容器將“減速”它.由于Cevkit等于5pF,如果使用負載電容為5pF的晶體,它將以其預期頻率振蕩,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負載電容晶體,需要串聯2x15pF電容才能加速.要計算所需的電容值,請使用:

對于evkit,如果不使用2系列電容,4.7547MHz晶振實際上將在4.7544MHz振蕩,導致接收器調諧到314.98MHz而不是315.0MHz,誤差約為20kHz或60ppm.因此,關鍵是要使用串聯或并聯電容器甚至兩者的組合來匹配晶體的負載電容(取決于可用電容器的值).例如,1pF并聯電容就是6pF負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大的C16值,因為它會增加電流通過Oscillator電路,導致其失效.圖4顯示了并聯電容和振蕩器電流之間的關系.

圖4.晶體振蕩器電流與增加的并聯負載電容.

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

串聯電阻

對于大多數晶體,典型的串聯電阻范圍為25Ω至100Ω.石英振蕩器供應商通常會對此電阻進行表征,并指定串聯電阻的最大值.MAX1470振蕩器電路不要超過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.驅動電平必須限制晶體中消耗的功率,否則石英晶體會因機械振動過大而失效.由于非線性行為,晶體特性也隨驅動電平而變化.晶體供應商將指定特定產品系列的最大驅動器級別.使用驅動電平在1μW范圍內的晶體.這些規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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