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压电石英晶体类型,“晶振”的谐振模式

来源:http://www.konuaer.com 作者:konuaer 2012年05月28
压电石英晶体类型,晶振的谐振模式
康华尔电子有限公司专业生产石英晶振系列,现详细解说石英晶振的振荡模式,晶振具有两种谐振模式:串联(两个频率中的低频率)和并联(反谐振,两个频率中的高频率)。所有在振荡电路中呈现纯阻性时的晶体都表现出两种谐振模式。在串联谐振模式中,动态电容的容抗Cm、感抗Lm相等且极性相反,阻抗最小。在反谐振点。阻抗却是最大的,电流是最小的。在振荡器应用中不使用反谐振点。 通过添加外部元件(通常是电容),石英晶振可振荡在串联与反谐振频率之间的任何频率上。在晶体工业中,这就是并联频率或者并联模式。这个频率高于串联谐振频率低于晶振真正的并联谐振频率(反谐振点)。图2给出了典型的晶体阻抗与频率关系的特性图
      图2. 晶体阻抗相对频率
负载电容和可牵引性
在使用并联谐振模式时负载电容是晶体一个重要的指标。在该模式当中,晶体的总电抗呈现感性,与振荡器的负载电容并联,形成了LC谐振回路,决定了振荡器的频率。当负载电容值改变后,输出频率也随之改变。因而,晶体的生产商必须知道振荡器电路中的负载电容,这样可以在工厂中使用同样的负载电容来校准。 如果使用谐振在不同的负载电容上的晶体,那么晶体频率将偏离额定的工作频率,这样参考频率将引入误差。因而,需要添加外部电容,改变负载电容,使晶体重新振荡到需要的工作频率上。 图3给出MAX1470评估板电路里的晶体图。在这个电路中,C14和C15是串联牵引电容,而C16是并联牵引电容。Cevkit为等效的MAX1470芯片加上评估印刷板的寄生电容。Cevkit约为5pF,如32.768KHZ,表晶振荡图。


  图3. 评估板晶体等效电路 串联牵引电容会加快晶体振荡,而并联电容会减缓振荡。Cevkit为5pF,如果使用负载电容为5pF的晶体,会振荡到需要的频率上,因而无需外部的电容(C16不接,同时C14和C15在板上短接)。评估板本身使用3pF负载电容的晶体,需要两个15PF电容串联加速振荡。负载电容的计算如下:

  在这个例子中,如果不使用两个串联电容,4.7547MHz晶体会振荡在4.7544MHz,而接收机将调谐在314.98MHz而不是315.0MHz,频率误差约为20kHz,也就是60ppm。 因而,关键是使用串联或者并联或者两种形式匹配晶体的负载容抗(取决于电容的值)。例如,1pF并联电容是6pF负载电容所需要的(或者以下的结合形式:C14 = C15 = 27PF, C16 = 5pF)。 谨慎使用大电容值的C16,因为它会增大谐振电路的电流,导致晶体停振,

图4给出了并联电容和振荡器电流的关系图。  图4. 晶体振荡器电流与附加的并联负载电容的关系 在定制的PCB板中,如果Cevkit未知,可以使用频谱分析仪监测中频(在信号进入频谱分析仪之前确保使用隔直电容),然后使用串联和并联电容调谐中频频率至10.7MHZ。公司主要生产石英晶振,陶瓷晶振,声表面滤波器,雾化片系列。

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