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如何正確理解石英晶振振蕩頻率和LC值,其實(shí)大有玄機(jī)
如何正確理解石英晶振振蕩頻率和LC值,其實(shí)大有玄機(jī)
或許說到石英晶振的振蕩頻率,想必許多人都會(huì)嗤之以鼻,不就是振蕩頻率和負(fù)載電容嗎?有什么玄機(jī)可言的;確實(shí)這兩者僅僅就是石英晶振眾多參數(shù)中的兩種,但是它們就僅僅是諸位表面上看到的那樣嗎?我看未必.
在一個(gè)振蕩電路中,石英諧振器是作為電感阻抗在工作的.而等效電路可以由電感系列的組合來表示.如圖-5所示, 圖-5(a)為串聯(lián)電路的振蕩電路,(b)為并聯(lián)式的諧振電路.
這里電容CL是從石英諧振器兩端觀察振蕩側(cè)的有效電容,通常我們也稱之為負(fù)載電容,而r和-p是振蕩側(cè)的負(fù)電阻.
在這種振蕩電路中,石英晶振工作為感應(yīng)電阻Xe和電阻Re的串聯(lián)電路,如圖6所示,根據(jù)以下公司可以計(jì)算出振蕩頻率為:
而振蕩條件就是:1)在圖5(a)所示的振蕩電路設(shè)計(jì)環(huán)境下(串聯(lián)諧振),滿足|Re|<|-R|條件方可發(fā)生起振,輸出振蕩頻率;2)在圖5(b)的振蕩電路設(shè)計(jì)環(huán)境下(并聯(lián)諧振),滿足|Rp|<|-ρ|條件方可發(fā)生起振,最終輸出振蕩頻率.再保險(xiǎn)是串聯(lián)諧振電阻(等效串聯(lián)電阻)系列晶振的電路和電容CL,Rp是串聯(lián)諧振電阻(等效并聯(lián)電阻)石英諧振器的并聯(lián)電路和電容CL.
而考慮到石英諧振器在低激發(fā)時(shí)等效電阻的增大,所以為了使諧振器產(chǎn)生一定的振蕩,電路的負(fù)電阻(-R)必須比電感大得多.
因此,振蕩頻率是由貼片晶振的壓電常量以及振蕩電路中配置的負(fù)載電容決定的(工作溫度以及驅(qū)動(dòng)能力分別指定),所以振蕩電路的負(fù)載電容必須定義清楚.石英諧振器于串聯(lián)負(fù)載電容CL的等效電路如圖-7所示,此時(shí)常數(shù)為:
此時(shí)振蕩頻率增加Af,如:
式中,Af為與串聯(lián)諧振頻率fo之差,將此方程重新排列,等到如下方程:
其中C0/C1稱為電容比,電容比是衡量有源晶振因負(fù)載電容變化而引起的振蕩頻率變化量的參考.
圖8顯示了極品諧振器和第三泛音諧振器的負(fù)載電容與頻率變化率的特性.如圖-8所示,為了通過改變負(fù)載電容得到寬頻范圍內(nèi)的變化量,需要使用一個(gè)基頻諧振器并選擇一個(gè)較小的負(fù)載電容.
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