如何為MAX1470超外差接收機選擇石英晶體振蕩器

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

以下詳細給出主要的性能指標。

諧振頻率

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

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)。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

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負載電容的晶體，需要兩個15pF電容串聯(lián)加速振蕩。負載電容的計算如下：

在這個例子中，如果不使用兩個串聯(lián)電容，4.7547MHz晶體會振蕩在4.7544MHz，而接收機將調(diào)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(jié)合形式：C14=C15=27pF, C16=5pF)。

謹慎使用大電容值的C16，因為它會增大諧振電路的電流，導(dǎo)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(jiān)測中頻(在信號進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(diào)諧中頻頻率至10.7MHz。

串聯(lián)電阻

管殼或者并聯(lián)電容

驅(qū)動電平

以上這些性能指標可指導(dǎo)用戶選擇合適的晶體以滿足MAX1470振蕩電路的需要，能夠改善接收機的整體性能。