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图1中的皮尔斯门振荡器得到了大多数设计师的认可,但很少有人了解如何正确指定晶体。拓扑结构中使用的晶体图1可以是基本的AT-CUT或BT-CUT。BT-CUT晶体质量差与AT-CUT相比,频率随温度的稳定性。此拓扑使用平行晶体而不是串联晶体。当指定平行晶体时,晶体制造商还将要求您指定负载电容。
要了解负载电容,请考虑串联LC电路,其中晶体是L,负载电容是C。谐振LC电路的频率将作为L和C的函数而变化在晶体情况下,L是固定的(温度不是参数)。瑞斯克石英晶体振荡器说明书.
晶体数据表上的参数由负载电容是25°C时中心频率的公差或校准。如果有源晶体振荡器电路设计不匹配负载电容值,则中心频率将不在数据表的公差限制。有趣的是并联晶体要求其电容负载有效串联其端子。
那么,您的皮尔斯门振荡器向结晶如图2所示的一个简单计算将告诉您。
图2中大多数设计师忽略的最重要的事实是反相器门的内部输入和输出电容。这些与外部(C1和C2)相比在值上是显著的。如果Cin和Cout没有指定,那么每个5 pF的猜测值是好的开始以后可以通过改变启动来优化电路C1和C2的值。所以,不要放弃你的主要宽容;计算您的振荡器电容负载。
既然你知道了如何计算负载电容电路呈现给水晶,您应该选择什么负载电容?在回答这个问题之前,你需要知道晶体中心频率对负载的灵敏度电容。这被称为微调灵敏度S,由下式给出:
其中Cm是晶体的运动电容,
Co是晶体的分流电容,
Cload是负载电容。
从修剪灵敏度方程中,你可以看到,你制作的Cload越小,就越大微调灵敏度。换句话说,如果你正在设计一个固定频率的时钟,那么你选择一个高的Cload值,比如20 pF。但是,如果你正在设计一个可变频率振荡器(VCXO)选择诸如14pF的低Cload值。瑞斯克石英晶体振荡器说明书.