對于從事數字設計的工程師來說,本說明和相關視頻應重新熟悉晶體振蕩器時序理論和電路設計的一些實用方面。這些石英晶體設計理論很容易應用于許多應用。
并聯還是串聯?
當試圖找到為應用程序計時的最佳解決方案時,可能會混淆特定電路布置是否需要并聯或串聯諧振晶體。這可能很困難,因為串聯諧振晶體和并聯諧振晶體的結構沒有區別諧振晶體,因為它們是使用完全相同的工藝制造的。它們之間的區別在于,并聯諧振晶體的諧振頻率略高于串聯諧振晶體。具有兩種不同的諧振模式是重要的,因為它們對于振蕩器電路的設計是優化的。
皮爾斯振蕩器的設計,如下所示,被優化為使用串聯諧振晶體。
如下所示,對Colpitts振蕩器的設計進行了優化,以使用并聯諧振晶體。
因為這兩種晶體從裝配線上下來時是相同的來源于應用和用法。因為晶體是一種復雜的壓電器件,它具有具有兩個諧振點的特性工作曲線。fs點是頻率是最小的,阻抗是純電阻的,并且在晶體吸收最多電流的地方。反諧振點幾乎完全是電感性或電容性的。正是在這一點上,晶體的頻率處于最大值,而電流處于最小值。
fs和反共振之間的區域稱為通常平行共振的區域。這是大多數振蕩器電路將工作的地方。并聯諧振是通過在稱為負載電容的電路中加入少量電容來實現的。該電容直接跨接在晶體端子上,通過迫使晶體在通常的并聯諧振周圍諧振來實現所需的工作頻率。串聯諧振和并聯諧振振蕩器的簡化示意圖如下所示。
電等效電路中的晶體功能
上面的電路是用于振蕩器的石英晶體的電氣模型。這個等效電路示出了與電容C2并聯的串聯RLC電路。這個等效阻抗具有串聯諧振,其中C1與電感L1在晶體的工作頻率。這是晶體的串聯頻率。由于L1和C1與C2處的并聯并聯電容器,如圖所示。
負載電容
負載電容器的值在12pF和32pF之間變化,這取決于晶體。這將在CL下的制造商數據表中列出,用于指定的頻率。還有其他因素需要考慮,如跡線阻抗和雜散電容。此圖表示出了頻率(百萬分之一)與負載電容值的關系的變化。
如果目標是穩定、固定頻率的振蕩器,請選擇設計用于使用大負載的晶體,電容值,如18 pF–20 pF。要調諧或拉動晶體,或需要低功率解決方案,請選擇使用小負載電容值(如8 pF–12 pF)的晶體。
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