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选择串联或并联谐振晶体:振荡器设计和负载电容
2022-01-07

并联还是串联?


在尝试为您的应用程序寻找时钟的最佳解决方案时,您可能会感到困惑特定的电路布置需要并联或串联谐振晶体。这可能很困难,因为串联谐振晶体和并联谐振晶体的结构没有区别谐振晶体,因为它们是使用完全相同的工艺制造的。区别它们之间是并联谐振晶体的谐振频率略高于串联谐振晶体。拥有两种不同的共振模式很重要,因为它们对振荡器电路的设计进行了优化。


串联谐振

如下所示,皮尔斯振荡器设计被优化为使用串联谐振晶体。

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如下所示,Colpitts 振荡器设计已针对用户并联谐振晶体进行了优化。


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因为下线时两个晶体是一样的,所以区别来自应用和使用。因为晶体是一种复杂的压电器件,它具有具有两个共振点的特征工作曲线。 fs 点是频率最小,阻抗是纯电阻性的,晶体吸收最多的地方当前的。反谐振点几乎完全是电感性或电容性的。正是在这一点上当晶体频率最大,电流最小时。


fs 和反谐振之间的区域称为通常的并联谐振区域。这是大多数振荡器电路将在其中运行。并联谐振是通过合并实现的进入电路的少量电容称为负载电容。这个电容直接跨接在晶体端子上以通过强制实现所需的工作频率晶体在通常的平行共振周围共振。一个大大简化的系列图谐振和并联谐振振荡器如下所示。

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电等效电路中的晶体功能

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上面的电路是石英晶体的电气模型,用于振荡器。这等效电路显示了与电容 C2 并联的串联 RLC 电路。这等效阻抗具有串联谐振,其中 C1 与电感 L1 谐振

晶振的工作频率。这是晶体的串联频率。有第二个频率当 L1 和 C1 与如图所示,C2 处的并联并联电容器。

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负载电容

负载电容器的值在 12 pF 和 32 pF 之间变化,具体取决于晶体。这将列在制造商数据表中指定频率的 CL 下。有其他需要考虑的因素,例如走线阻抗和杂散电容。这个图说明了与负载电容相关的频率变化(百万分之几)值。


如果目标是稳定的固定频率振荡器,请选择设计用于大负载的晶振电容值如 18 pF – 20 pF。要调整或拉动晶体,或需要低功耗解决方案,选择使用 8 pF – 12 pF 等小负载电容值的晶体。


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