中心論題：

• 分析石英晶體振蕩器的性能指標
• 結合MAX1470超外差接收機選擇合適的石英晶體振蕩器

解決方案：

• 通過添加外部元件(通常是電容)，使石英晶體振蕩在串聯與反諧振頻率之間的任何頻率上
• 謹慎使用大電容值的C16
  

不同的制造商提供各種形狀與大小的石英晶體，其性能指標也各不一樣。這些指標包括諧振頻率、諧振模式、負載電容、串聯阻抗、管殼電容以及驅動電平。本篇應用筆記幫助讀者理解這些指標參數，并允許用戶根據應用選擇合適的晶體以及在MAX1470超外差接收機電路應用中獲得最佳效果。

晶體的等效電路見圖1。圖中包括了動態元件：電阻Rs、電感Lm、電容Cm和并聯電容Co。這些動態元件決定了晶體的串聯諧振頻率和諧振器的Q值。并聯電容Co是晶體電極、管殼和引腿作用的結果。

 
圖1. 晶體模型
 

以下詳細給出主要的性能指標：

諧振頻率
晶體頻率可以根據接收頻率指定。由于MAX1470使用低端注入的10.7MHz中頻，晶體頻率可由下式給出(單位為MHz)：
 

對于315MHz應用，晶體的頻率可為4.7547MHz，而在433.92MHz應用時需要6.6128MHz晶體。僅基頻模式的晶體需要指定(無需泛音)。

諧振模式
晶體具有兩種諧振模式：串聯(兩個頻率中的低頻率)和并聯(反諧振，兩個頻率中的高頻率)。所有在振蕩電路中呈現純阻性時的晶體都表現出兩種諧振模式。在串聯諧振模式中，動態電容的容抗Cm、感抗Lm相等且極性相反，阻抗最小。在反諧振點。阻抗卻是最大的，電流是最小的。在振蕩器應用中不使用反諧振點。

通過添加外部元件(通常是電容)，石英晶體可振蕩在串聯與反諧振頻率之間的任何頻率上。在晶體工業中，這就是并聯頻率或者并聯模式。這個頻率高于串聯諧振頻率低于晶體真正的并聯諧振頻率(反諧振點)。圖2給出了典型的晶體阻抗與頻率關系的特性圖。

 
圖2. 晶體阻抗相對頻率
 

負載電容和可牽引性
在使用并聯諧振模式時負載電容是晶體一個重要的指標。在該模式當中，晶體的總電抗呈現感性，與振蕩器的負載電容并聯，形成了LC諧振回路，決定了振蕩器的頻率。當負載電容值改變后，輸出頻率也隨之改變。因而，晶體的生產商必須知道振蕩器電路中的負載電容，這樣可以在工廠中使用同樣的負載電容來校準。

如果使用諧振在不同的負載電容上的晶體，那么晶體頻率將偏離額定的工作頻率，這樣參考頻率將引入誤差。因而，需要添加外部電容，改變負載電容，使晶體重新振蕩到需要的工作頻率上。

圖3給出MAX1470評估板電路里的晶體圖。在這個電路中，C14和C15是串聯牽引電容，而C16是并聯牽引電容。Cevkit為等效的MAX1470芯片加上評估PCB的寄生電容。Cevkit約為5pF。

 
圖3. 評估板晶體等效電路
 

串聯牽引電容會加快晶體振蕩，而并聯電容會減緩振蕩。Cevkit為5pF，如果使用負載電容為5pF的晶體，會振蕩到需要的頻率上，因而無需外部的電容(C16不接，同時C14和C15在板上短接)。評估板本身使用3pF負載電容的晶體，需要兩個15pF電容串聯加速振蕩。負載電容的計算如下：
 

在這個例子中，如果不使用兩個串聯電容，4.7547MHz晶體會振蕩在4.7544MHz，而接收機將調諧在314.98MHz而不是315.0MHz，頻率誤差約為20kHz，也就是60ppm。

因而，關鍵是使用串聯或者并聯或者兩種形式匹配晶體的負載容抗(取決于電容的值)。例如，1pF并聯電容是6pF負載電容所需要的(或者以下的結合形式：C14 = C15 = 27pF, C16 = 5pF)。

謹慎使用大電容值的C16，因為它會增大諧振電路的電流，導致晶體停振，圖4給出了并聯電容和振蕩器電流的關系圖。

 
圖4. 晶體振蕩器電流與附加的并聯負載電容的關系
 

在定制的PCB板中，如果Cevkit未知，可以使用頻譜分析儀監測中頻(在信號進入頻譜分析儀之前確保使用隔直電容)，然后使用串聯和并聯電容調諧中頻頻率至10.7MHz。

串聯電阻
普通晶體的典型串聯電阻為25Ω至100Ω。晶體制造商通常給出該電阻的特性并指定了其最大值。在MAX1470振蕩電路中該電阻不要超過100Ω。

管殼或者并聯電容
這個便是晶體電極、管殼和引腳的電容。典型值范圍為2pF至7pF。

驅動電平
必須限制晶體的功耗，在過分機械振動的條件下石英晶體會停振。由于非線性，晶體特性也會隨驅動電平變化。晶體制造商會根據特殊生產線指定最大的驅動電平。使用驅動電平在1µW范圍內的晶體。

以上這些性能指標可指導用戶選擇合適的晶體以滿足MAX1470振蕩電路的需要，能夠改善接收機的整體性能。