石英晶体可以从各种供应商处获得,具有各种形状和尺寸,并且可以在性能规格上广泛使用.这些规范中的一些包括谐振频率,谐振模式,负载电容,串联电阻,支架电容和驱动电平.了解这些参数将允许您指定适合您的应用的晶体,并使用MAX1470电路为您提供最佳结果.晶体的等效电路如图1所示.它由运动元件组成:电阻器,Rs,电感器,Lm和电容器,Cm和并联电容,Co.运动元件决定串联谐振频率和Q.谐振器并联电容Co是晶体电极,支架和引线的函数.

图1.水晶模型.

以下详细介绍了关键性能规范.

共振频率

要指定的晶体频率取决于您有兴趣接收的频率.由于MAX1470采用10.7MHzIF和低端注入,因此晶振频率由(所有单位为MHz)给出:

对于315MHz应用,晶体频率为4.7547MHz,而对于433.92MHz,需要6.6128MHz晶体.只应指定基模晶体(无泛音).

共振模式

晶体有两种共振模式:系列(两者的较低频率)和平行(或反共振,两者中的较高者).所有晶体都表现出两种谐振模式,在振荡电路中它们呈现电阻性.在串联谐振时,运动电容Cm和电感Lm的电抗相等且相反,电阻最小.但是,在反共振点,电阻最大,电流最小.振荡器设计中不使用反谐振点.

通过添加外部元件(通常是电容器),可以使用石英晶体在串联和反谐振频率之间的任何频率下振荡.在晶体工业中,这被称为并行频率或模式.该频率高于串联频率,但低于Quartz Crystal的真正并联谐振(反谐振点).图2显示了典型的晶体阻抗与频率的关系曲线.

图2.晶体阻抗与频率的关系.负载电容和可拉性

使用并联谐振模式时,负载电容是一个重要的规格.在这种模式下,晶体的总电抗略有电感,与振荡器的负载电容并联,形成一个决定振荡器频率的LC振荡电路.随着负载电容值的改变,输出频率也会改变.因此,晶体供应商必须知道石英晶体振荡器电路所采用的负载电容,以便在工厂使用相同的负载电容进行校准.

如果使用设计为使用不同负载电容振荡的晶体,则晶体被拉离其规定的工作频率,从而在参考频率中引入误差.因此,为了将晶体拉回到所需的工作频率,需要添加外部电容来修改负载电容.图3显示了MAX1470EVKit电路中的晶振.在该电路中,C14和C15是串联牵引电容器,而C16是并联牵引电容器.Cevkit与MAX1470等效,加上evkitPCB杂散电容.Cevkit大约是5pF.

图3.EVKit等效电路.

串联电容器将“加速”晶体,而并联电容器将“减速”它.由于Cevkit等于5pF,如果使用负载电容为5pF的晶体,它将以其预期频率振荡,并且不需要额外的电容(C16保持开路,而C14和C15在电路板上短路).evkit本身使用3pF负载电容晶体,需要串联2x15pF电容才能加速.要计算所需的电容值,请使用:

对于evkit,如果不使用2系列电容,4.7547MHz晶振实际上将在4.7544MHz振荡,导致接收器调谐到314.98MHz而不是315.0MHz,误差约为20kHz或60ppm.因此,关键是要使用串联或并联电容器甚至两者的组合来匹配晶体的负载电容(取决于可用电容器的值).例如,1pF并联电容就是6pF负载电容晶体所需要的(或以下组合:C14=C15=27pF,C16=5pF).必须注意不要使用过大的C16值,因为它会增加电流通过Oscillator电路,导致其失效.图4显示了并联电容和振荡器电流之间的关系.

图4.晶体振荡器电流与增加的并联负载电容.

在定制PCB上,如果不知道Cevkit,可以在频谱分析仪上监控IF(确保在将信号插入频谱分析仪之前使用隔直电容),然后使用串联和并联电容器调整IF回到10.7MHz.

串联电阻

对于大多数晶体,典型的串联电阻范围为25Ω至100Ω.石英振荡器供应商通常会对此电阻进行表征,并指定串联电阻的最大值.MAX1470振荡器电路不要超过100Ω.

支架或分流电容

这是晶体电极,支架和引线的电容.典型值范围为2pF至7pF.驱动电平必须限制晶体中消耗的功率,否则石英晶体会因机械振动过大而失效.由于非线性行为,晶体特性也随驱动电平而变化.晶体供应商将指定特定产品系列的最大驱动器级别.使用驱动电平在1μW范围内的晶体.这些规格允许您指定最符合MAX1470振荡器电路要求的晶体,从而提高整体性能.

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