如何為MAX1470超外差接收機(jī)選擇石英晶體振蕩器

作者：時間：2011-04-23 來源：網(wǎng)絡(luò)

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不同的制造商提供各種形狀與大小的石英晶體，其性能指標(biāo)也各不一樣。這些指標(biāo)包括諧振頻率、諧振模式、負(fù)載電容、串聯(lián)阻抗、管殼電容以及驅(qū)動電平。本應(yīng)用筆記幫助讀者理解這些指標(biāo)參數(shù)，并允許用戶根據(jù)應(yīng)用選擇合適的晶體以及在MAX1470超外差接收機(jī)電路應(yīng)用中獲得最佳效果。

不同的制造商提供各種形狀與大小的石英晶體，其性能指標(biāo)也各不一樣。這些指標(biāo)包括諧振頻率、諧振模式、負(fù)載電容、串聯(lián)阻抗、管殼電容以及驅(qū)動電平。本篇應(yīng)用筆記幫助讀者理解這些指標(biāo)參數(shù)，并允許用戶根據(jù)應(yīng)用選擇合適的晶體以及在MAX1470超外差接收機(jī)電路應(yīng)用中獲得最佳效果。

晶體的等效電路見圖1。圖中包括了動態(tài)元件：電阻Rs、電感Lm、電容Cm和并聯(lián)電容Co。這些動態(tài)元件決定了晶體的串聯(lián)諧振頻率和諧振器的Q值。并聯(lián)電容Co是晶體電極、管殼和引腿作用的結(jié)果。

圖1. 晶體模型

以下詳細(xì)給出主要的性能指標(biāo)。

諧振頻率

晶體頻率可以根據(jù)接收頻率指定。由于MAX1470使用低端注入的10.7MHz中頻，晶體頻率可由下式給出(單位為MHz)：

對于315MHz應(yīng)用，晶體的頻率可為4.7547MHz，而在433.92MHz應(yīng)用時需要6.6128MHz晶體。僅基頻模式的晶體需要指定(無需泛音)。

諧振模式

晶體具有兩種諧振模式：串聯(lián)(兩個頻率中的低頻率)和并聯(lián)(反諧振，兩個頻率中的高頻率)。所有在振蕩電路中呈現(xiàn)純阻性時的晶體都表現(xiàn)出兩種諧振模式。在串聯(lián)諧振模式中，動態(tài)電容的容抗Cm、感抗Lm相等且極性相反，阻抗最小。在反諧振點(diǎn)。阻抗卻是最大的，電流是最小的。在振蕩器應(yīng)用中不使用反諧振點(diǎn)。

通過添加外部元件(通常是電容)，石英晶體可振蕩在串聯(lián)與反諧振頻率之間的任何頻率上。在晶體工業(yè)中，這就是并聯(lián)頻率或者并聯(lián)模式。這個頻率高于串聯(lián)諧振頻率低于晶體真正的并聯(lián)諧振頻率(反諧振點(diǎn))。圖2給出了典型的晶體阻抗與頻率關(guān)系的特性圖。

圖2. 晶體阻抗相對頻率

負(fù)載電容和可牽引性

在使用并聯(lián)諧振模式時負(fù)載電容是晶體一個重要的指標(biāo)。在該模式當(dāng)中，晶體的總電抗呈現(xiàn)感性，與振蕩器的負(fù)載電容并聯(lián)，形成了LC諧振回路，決定了振蕩器的頻率。當(dāng)負(fù)載電容值改變后，輸出頻率也隨之改變。因而，晶體的生產(chǎn)商必須知道振蕩器電路中的負(fù)載電容，這樣可以在工廠中使用同樣的負(fù)載電容來校準(zhǔn)。

如果使用諧振在不同的負(fù)載電容上的晶體，那么晶體頻率將偏離額定的工作頻率，這樣參考頻率將引入誤差。因而，需要添加外部電容，改變負(fù)載電容，使晶體重新振蕩到需要的工作頻率上。

圖3給出MAX1470評估板電路里的晶體圖。在這個電路中，C14和C15是串聯(lián)牽引電容，而C16是并聯(lián)牽引電容。Cevkit為等效的MAX1470芯片加上評估印刷板的寄生電容。Cevkit約為5pF。

圖3. 評估板晶體等效電路

串聯(lián)牽引電容會加快晶體振蕩，而并聯(lián)電容會減緩振蕩。Cevkit為5pF，如果使用負(fù)載電容為5pF的晶體，會振蕩到需要的頻率上，因而無需外部的電容(C16不接，同時C14和C15在板上短接)。評估板本身使用3pF負(fù)載電容的晶體，需要兩個15pF電容串聯(lián)加速振蕩。負(fù)載電容的計(jì)算如下：