中心論題：
- 分析石英晶體振蕩器的性能指標
- 結合MAX1470超外差接收機選擇合適的石英晶體振蕩器
解決方案：
- 通過(guò)添加外部元件(通常是電容)，使石英晶體振蕩在串聯(lián)與反諧振頻率之間的任何頻率上
- 謹慎使用大電容值的C16
不同的制造商提供各種形狀與大小的石英晶體，其性能指標也各不一樣。這些指標包括諧振頻率、諧振模式、負載電容、串聯(lián)阻抗、管殼電容以及驅動(dòng)電平。本篇應用筆記幫助讀者理解這些指標參數，并允許用戶(hù)根據應用選擇合適的晶體以及在MAX1470超外差接收機電路應用中獲得最佳效果。
晶體的等效電路見(jiàn)圖1。圖中包括了動(dòng)態(tài)元件：電阻Rs、電感Lm、電容Cm和并聯(lián)電容Co。這些動(dòng)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果。
圖1. 晶體模型
以下詳細給出主要的性能指標：
諧振頻率
晶體頻率可以根據接收頻率指定。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應用，晶體的頻率可為4.7547MHz，而在433.92MHz應用時(shí)需要6.6128MHz晶體。僅基頻模式的晶體需要指定(無(wú)需泛音)。
諧振模式
晶體具有兩種諧振模式：串聯(lián)(兩個(gè)頻率中的低頻率)和并聯(lián)(反諧振，兩個(gè)頻率中的高頻率)。所有在振蕩電路中呈現純阻性時(shí)的晶體都表現出兩種諧振模式。在串聯(lián)諧振模式中，動(dòng)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。在振蕩器應用中不使用反諧振點(diǎn)。
通過(guò)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(gè)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
負載電容和可牽引性
在使用并聯(lián)諧振模式時(shí)負載電容是晶體一個(gè)重要的指標。在該模式當中，晶體的總電抗呈現感性，與振蕩器的負載電容并聯(lián)，形成了LC諧振回路，決定了振蕩器的頻率。當負載電容值改變后，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載電容，這樣可以在工廠(chǎng)中使用同樣的負載電容來(lái)校準。
如果使用諧振在不同的負載電容上的晶體，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(gè)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PCB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(huì )加快晶體振蕩，而并聯(lián)電容會(huì )減緩振蕩。Cevkit為5pF，如果使用負載電容為5pF的晶體，會(huì )振蕩到需要的頻率上，因而無(wú)需外部的電容(C16不接，同時(shí)C14和C15在板上短接)。評估板本身使用3pF負載電容的晶體，需要兩個(gè)15pF電容串聯(lián)加速振蕩。負載電容的計算如下：
在這個(gè)例子中，如果不使用兩個(gè)串聯(lián)電容，4.7547MHz晶體會(huì )振蕩在4.7544MHz，而接收機將調諧在314.98MHz而不是315.0MHz，頻率誤差約為20kHz，也就是60ppm。
因而，關(guān)鍵是使用串聯(lián)或者并聯(lián)或者兩種形式匹配晶體的負載容抗(取決于電容的值)。例如，1pF并聯(lián)電容是6pF負載電容所需要的(或者以下的結合形式：C14 = C15 = 27pF, C16 = 5pF)。
謹慎使用大電容值的C16，因為它會(huì )增大諧振電路的電流，導致晶體停振，圖4給出了并聯(lián)電容和振蕩器電流的關(guān)系圖。
圖4. 晶體振蕩器電流與附加的并聯(lián)負載電容的關(guān)系
在定制的PCB板中，如果Cevkit未知，可以使用頻譜分析儀監測中頻(在信號進(jìn)入頻譜分析儀之前確保使用隔直電容)，然后使用串聯(lián)和并聯(lián)電容調諧中頻頻率至10.7MHz。
串聯(lián)電阻
普通晶體的典型串聯(lián)電阻為25Ω至100Ω。晶體制造商通常給出該電阻的特性并指定了其最大值。在MAX1470振蕩電路中該電阻不要超過(guò)100Ω。
管殼或者并聯(lián)電容
這個(gè)便是晶體電極、管殼和引腳的電容。典型值范圍為2pF至7pF。
驅動(dòng)電平
必須限制晶體的功耗，在過(guò)分機械振動(dòng)的條件下石英晶體會(huì )停振。由于非線(xiàn)性，晶體特性也會(huì )隨驅動(dòng)電平變化。晶體制造商會(huì )根據特殊生產(chǎn)線(xiàn)指定最大的驅動(dòng)電平。使用驅動(dòng)電平在1µW范圍內的晶體。
以上這些性能指標可指導用戶(hù)選擇合適的晶體以滿(mǎn)足MAX1470振蕩電路的需要，能夠改善接收機的整體性能。
