串聯(lián)或并聯(lián)諧振晶體振蕩器設(shè)計和負載電容

對于從事數(shù)字設(shè)計的工程師來說，本說明和相關(guān)視頻應重新熟悉晶體振蕩器時序理論和電路設(shè)計的一些實用方面。這些石英晶體設(shè)計理論很容易應用于許多應用。

并聯(lián)還是串聯(lián)？

當試圖找到為應用程序計時的最佳解決方案時，可能會混淆特定電路布置是否需要并聯(lián)或串聯(lián)諧振晶體。這可能很困難，因為串聯(lián)諧振晶體和并聯(lián)諧振晶體的結(jié)構(gòu)沒有區(qū)別諧振晶體，因為它們是使用完全相同的工藝制造的。它們之間的區(qū)別在于，并聯(lián)諧振晶體的諧振頻率略高于串聯(lián)諧振晶體。具有兩種不同的諧振模式是重要的，因為它們對于振蕩器電路的設(shè)計是優(yōu)化的。

皮爾斯振蕩器的設(shè)計，如下所示，被優(yōu)化為使用串聯(lián)諧振晶體。

如下所示，對Colpitts振蕩器的設(shè)計進行了優(yōu)化，以使用并聯(lián)諧振晶體。

因為這兩種晶體從裝配線上下來時是相同的來源于應用和用法。因為晶體是一種復雜的壓電器件，它具有具有兩個諧振點的特性工作曲線。fs點是頻率是最小的，阻抗是純電阻的，并且在晶體吸收最多電流的地方。反諧振點幾乎完全是電感性或電容性的。正是在這一點上，晶體的頻率處于最大值，而電流處于最小值。

fs和反共振之間的區(qū)域稱為通常平行共振的區(qū)域。這是大多數(shù)振蕩器電路將工作的地方。并聯(lián)諧振是通過在稱為負載電容的電路中加入少量電容來實現(xiàn)的。該電容直接跨接在晶體端子上，通過迫使晶體在通常的并聯(lián)諧振周圍諧振來實現(xiàn)所需的工作頻率。串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振振蕩器的簡化示意圖如下所示。

電等效電路中的晶體功能

上面的電路是用于振蕩器的石英晶體的電氣模型。這個等效電路示出了與電容C2并聯(lián)的串聯(lián)RLC電路。這個等效阻抗具有串聯(lián)諧振，其中C1與電感L1在晶體的工作頻率。這是晶體的串聯(lián)頻率。由于L1和C1與C2處的并聯(lián)并聯(lián)電容器，如圖所示。

負載電容

負載電容器的值在12pF和32pF之間變化，這取決于晶體。這將在CL下的制造商數(shù)據(jù)表中列出，用于指定的頻率。還有其他因素需要考慮，如跡線阻抗和雜散電容。此圖表示出了頻率（百萬分之一）與負載電容值的關(guān)系的變化。

如果目標是穩(wěn)定、固定頻率的振蕩器，請選擇設(shè)計用于使用大負載的晶體,電容值，如18 pF–20 pF。要調(diào)諧或拉動晶體，或需要低功率解決方案，請選擇使用小負載電容值（如8 pF–12 pF）的晶體。