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圖1中的皮爾斯門振蕩器得到了大多數(shù)設(shè)計師的認(rèn)可,但很少有人了解如何正確指定晶體。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中使用的晶體圖1可以是基本的AT-CUT或BT-CUT。BT-CUT晶體質(zhì)量差與AT-CUT相比,頻率隨溫度的穩(wěn)定性。此拓?fù)涫褂闷叫芯w而不是串聯(lián)晶體。當(dāng)指定平行晶體時,晶體制造商還將要求您指定負(fù)載電容。
要了解負(fù)載電容,請考慮串聯(lián)LC電路,其中晶體是L,負(fù)載電容是C。諧振LC電路的頻率將作為L和C的函數(shù)而變化在晶體情況下,L是固定的(溫度不是參數(shù))。瑞斯克石英晶體振蕩器說明書.
晶體數(shù)據(jù)表上的參數(shù)由負(fù)載電容是25°C時中心頻率的公差或校準(zhǔn)。如果有源晶體振蕩器電路設(shè)計不匹配負(fù)載電容值,則中心頻率將不在數(shù)據(jù)表的公差限制。有趣的是并聯(lián)晶體要求其電容負(fù)載有效串聯(lián)其端子。
那么,您的皮爾斯門振蕩器向結(jié)晶如圖2所示的一個簡單計算將告訴您。
圖2中大多數(shù)設(shè)計師忽略的最重要的事實是反相器門的內(nèi)部輸入和輸出電容。這些與外部(C1和C2)相比在值上是顯著的。如果Cin和Cout沒有指定,那么每個5 pF的猜測值是好的開始以后可以通過改變啟動來優(yōu)化電路C1和C2的值。所以,不要放棄你的主要寬容;計算您的振蕩器電容負(fù)載。
既然你知道了如何計算負(fù)載電容電路呈現(xiàn)給水晶,您應(yīng)該選擇什么負(fù)載電容?在回答這個問題之前,你需要知道晶體中心頻率對負(fù)載的靈敏度電容。這被稱為微調(diào)靈敏度S,由下式給出:
其中Cm是晶體的運動電容,
Co是晶體的分流電容,
Cload是負(fù)載電容。
從修剪靈敏度方程中,你可以看到,你制作的Cload越小,就越大微調(diào)靈敏度。換句話說,如果你正在設(shè)計一個固定頻率的時鐘,那么你選擇一個高的Cload值,比如20 pF。但是,如果你正在設(shè)計一個可變頻率振蕩器(VCXO)選擇諸如14pF的低Cload值。瑞斯克石英晶體振蕩器說明書.