工业控制 | 能源技术 | 汽车电子 | 通信网络 | 安防监控 | 智能电网 | 移动手持 | 无线技术 | 家用电器 | 数字广播 | 消费电子 | 应用软件 | 其他方案

电路设计->信号产生电路图->信号发生电路图->晶体的振动模式选择与抑制详解

晶体的振动模式选择与抑制详解

作者:dolphin时间:2017-09-19浏览次数:225

晶体的振动模式选择与抑制详解

一个晶体其实有无数个固有谐振频率,AT切的有1,3,5,7等奇次谐波,SC的还有A,B,C三种振荡模式,此外还可能有我们称之为杂散(SPURIOUS)的频率。如何选出我们需要的模式是十分重要的,即使是AT切基频晶体也应当加以考虑。如果晶振电容取值不当,使晶体过驱,器件跳入泛音振荡频率。
晶体的振动模式选择与抑制,一般由电路来实现。电路实现的方法有很多种。对于并联谐振电路一般使用相位抑制方法,而串联谐振电路一般使用幅度抑制。我们知道,电路振荡必须满足相位平衡条件和幅度平衡条件,我们寻找的就是这样一个电路,它在需要的频率上可以同时满足这2个条件,而在其它频率上则破坏其中至少一个条件。
仍以SC切10M晶体为例,在不加电路抑制的情况下,比较可能产生振荡的是B1、C1、B3、C3四个频率,C3才是我们需要的频率。从C3看过去,B1、C1差别不大,只要C1能抑制,B1也能抑制,后面分析将只讨论C1。
1.基本振荡电路的交流等效电路如下图所示,晶体相当于电感,与Ca/Cb构成三点式振荡。

2.如果我们使用的是10M泛音晶体,则需要抑制3.3M的基频,可以采用如下的电路:

图中使用L1//C1取代了原来的Cb,分析这个电路的阻抗特性可知,L1并联C1在3.3MHz处阻抗为正,呈感性;在10MHz处阻抗为负呈容性(等效电容150PF),因此在3.3M处不能满足振动的相位条件,而在10M却可以。当然使用L1//C1取代了原来的Ca也是可以的。
3.如果我们使用的是SC切10M泛音晶体,则需要抑制3.3M的基频和10.9M的B模频率,可以采用如下的电路:

在图2的基础上,进一步用L2串联C2代替原先的电容Ca。分析这个电路的阻抗特性可知,L2串联C2在10.9MHz处阻抗为正,呈感性;在10MHz处阻抗为负呈容性(等效电容约150PF),因此在10.9M处不能满足振动的相位条件,而在10M却可以。
这样,电路分别用L1并联C1抑制频率比较低的基频,用L2串联C2抑制频率比较高的B模。
4. SC切10M泛音晶体,还可以采用如下的电路:

该电路不是分别抑制基频和B模,对L1C1L2C2部分电路做阻抗分析:

模式

频率

总阻抗/欧姆

等效电容/PF

C1

3.3M

63.96

-747

C3

10M

-105.7

150.6

B3

10.9M

472.9

-30.8


因此该电路也能起到抑制基频和B模的目的。与图3相比,该电路多使用一个电容,但因为其使用了较小的电感值,反而最终电路尺寸可能会更小。

5.同理分析,以下这个电路也可以起作用:

类似这样的电路形式可以举出很多,其出发点都是从并联振荡的相位条件入手。
6.在串联振荡电路中,一般会使用幅度抑制的办法,如下图:

L1C1并联谐振在10M,对10M有最大的幅度放大,其它频率则不同程度地衰减。使用Q2作缓冲,提高了L1C1的有载Q值,使其保持很好的选择性。其它的电路形式和其它带通滤波器件的使用也都是可以的考虑的。
以上均是从电路角度考虑抑制,有资料介绍可以从晶体本身进行抑制,如电极形状的改变:这样将大大简化电路设计的工作。



关键词:

解决方案


评论

技术专区