石英晶體可從各種供應商處獲得各種形狀和尺寸，并且性能規格范圍很廣。其中一些規格包括諧振頻率、諧振模式、負載電容、串聯電阻、保持器電容和驅動電平。本應用筆記有助于理解這些參數，允許用戶指定適合其應用的晶體，以及MAX1470超外差接收器電路的最佳結果。

石英晶體可從各種供應商處獲得各種形狀和尺寸，并且性能規格范圍很廣。其中一些規格包括諧振頻率、諧振模式、負載電容、串聯電阻、保持器電容和驅動電平。了解這些參數后，您可以指定適合您應用的晶體，并為您的MAX1470電路提供最佳結果。

晶體的等效電路如圖1所示。它由運動元件組成：電阻器Rs、電感器Lm和電容器Cm以及并聯電容Co。運動元件決定了串聯諧振頻率和諧振器的Q值。并聯電容Co是晶體電極、支架和引線的函數。

圖1.水晶模型。

下面詳細介紹了關鍵性能規格。

共振頻率

要指定的晶體頻率取決于您有興趣接收的頻率。由于MAX1470采用10.7MHz中頻和低側注入，晶體頻率由下式給出（所有單位均為MHz）：

因此，對于315MHz應用，晶體頻率為4.7547MHz，而對于433.92MHz，則需要6.6128MHz晶體。只應指定基波模式晶體（無泛音）。

共振模式

晶體有兩種共振模式：串聯（兩者中頻率較低的）和并聯（或反共振，兩者中較高的）。所有晶體都表現出兩種共振模式，在振蕩器電路中它們看起來是電阻性的。在串聯諧振時，運動電容Cm和電感Lm的電抗相等且相反，電阻最小。然而，在反共振點，電阻最大，電流最小。反諧振點不用于振蕩器設計。

石英晶體可用于通過添加外部元件（通常是電容器）在串聯和反諧振頻率之間的任何頻率上振蕩。在晶體工業中，這被稱為并聯頻率或模式。該頻率高于串聯頻率，但低于晶體的真正平行共振（反共振點）。圖2顯示了典型的晶體阻抗與頻率的關系圖。

圖2.晶體阻抗與頻率的關系。

負載電容和牽引性

負載電容是使用并聯諧振振蕩模式時的重要規格。在這種模式下，晶體的總電抗略帶感性，并與振蕩器的負載電容并聯，形成一個LC諧振電路，該電路決定了振蕩器的頻率。隨著負載電容值的變化，輸出頻率也會發生變化。因此，晶體供應商必須知道振蕩器電路采用的負載電容，以便可以在工廠使用相同的負載電容對其進行校準。

如果使用設計為以不同負載電容振蕩的晶體，晶體將被拉離其規定的工作頻率，從而在參考頻率中引入誤差。因此，為了將晶體拉回其所需的工作頻率，需要添加外部電容器來修改負載電容

圖3所示為MAX1470EVKit電路中的晶體。在該電路中，C14和C15是串聯牽引電容，而C16是并聯牽引電容。Cevkit相當于MAX1470，加上評估板PCB雜散電容。Cevkit約為5pF。

圖3.評估板等效電路

串聯牽引電容器將“加速”晶體，而并聯電容器將“減慢”晶體。由于Cevkit等于5pF，如果使用負載電容為5pF的晶體，它將以其預期頻率振蕩，并且不需要額外的電容（C16保持打開狀態，而C14和C15在電路板上短路）。評估板本身使用3pF負載電容晶體，需要2 x 15pF串聯電容來加速。要計算所需的電容值，請使用：

在評估板的情況下，如果不使用2個串聯電容，4.7547MHz晶體實際上將以4.7544MHz振蕩，導致接收器調諧到314.98MHz而不是315.0MHz，誤差約為20kHz或60ppm。

因此，關鍵是通過使用串聯或并聯電容器甚至兩者的組合（取決于可用電容器的值）來匹配晶體所需的負載電容。例如，1pF負載電容晶體（或以下組合：C6 = C14 = 15pF，C27 = 16pF）只需要一個5pF并聯電容。

必須注意不要對C16使用太大的值，因為它會增加通過振蕩器電路的電流，導致其失效。圖4顯示了并聯電容和振蕩器電流之間的關系。

圖4.晶體振蕩器電流與增加的并聯負載電容的關系。

在定制PCB上，如果Cevkit未知，則可以在頻譜分析儀上監控IF（確保在將信號插入頻譜分析儀之前使用隔直電容器），然后使用串聯和并聯電容器將IF“調諧”回10.7MHz。

串聯電阻

對于大多數晶體，典型的串聯電阻范圍為25Ω至100Ω。晶體供應商通常表征該電阻，并指定串聯電阻的最大值。MAX100振蕩器電路不要超過1470Ω。

支架或并聯電容

這是晶體電極、支架和引線的電容。典型值范圍為 2pF 至 7pF。

驅動器級別

必須限制晶體中的功率耗散，否則石英晶體實際上會因過度的機械振動而失效。由于非線性行為，晶體特性也隨驅動電平而變化。晶體供應商將為特定產品線指定最大驅動器級別。使用驅動電平在1μW范圍內的晶體。

這些規格將允許您指定最適合MAX1470振蕩器電路要求的晶體，從而提高整體性能。

審核編輯：郭婷