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                      石英晶体谐振器XTAL泛音操作

                      作者:爱普生代理江苏南山 发布时间:2021-01-29分类:基础知识浏览:48次

                       随着石英晶体谐振器频率的增加,以泛音模式操作它们变得更加容易。对于某些RF设计,通常需要在非常高的频率下操作石英晶体谐振器XTAL-有时有必要能够在高频下使用石英的高Q和性能。

                      对石英晶体谐振器使用泛音操作模式可使电子组件在非常高的频率下工作,同时仍保持坚固且易于制造。

                      对石英晶体使用泛音操作的原因

                      石英晶体利用石英元素的机械共振来提供高水平的Q和一般性能。由于压电效应,这被链接到电路。

                      随着操作频率的增加,机械共振决定操作频率的事实意味着石英毛坯变小。

                      尽管近年来制造技术已得到不可估量的改善,但仍然发现,随着频率的增加,加工非常薄的毛坯的成本会增加,并且废品率/失败率也会增加。

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                      石英晶体泛音操作

                      尽管使用石英晶体谐振器的明显方法是在其基频下运行,但以泛音模式运行晶体具有一些明显的优势。

                      泛音频率约为基本频率的三倍,五倍,七倍等。这意味着石英毛坯的基频可以比终的预期工作频率低得多,从而使毛坯更容易制造且不易碎。

                      对于AT晶体,这些泛音模式几乎是泛音数乘以基频的频率。实际上,泛音的实际频率几乎等于串联模式基频乘以泛音数。

                      还应该记住,晶体还可能具有许多其他可以执行的操作模式。这些模式是不需要的,并可能由不同的电路以较小或较大的程度被激发。特别是在未调谐的数字电路中使用晶体时,应格外小心,因为有害模式可能会意外地占主导地位。任何调整都会自然地抑制这些有害模式。

                      泛音晶体的主要应用是30 MHz以上的频率。在这里,晶体通常以厚度剪切模式振动,并且晶体可以基波或奇数泛音被激发。发现泛音晶体的运动电容C1n减小。遵循近似定律,其中第n个泛音的电容是基波电容除以泛音数量的平方。

                      订购晶体以泛音模式工作时,必须向制造商指定晶振,以便可以将毛坯磨碎,以使其在所需的频率下正确工作。通常,制造商会为晶体提供特定的订购单,要回答的问题之一是晶体是否要以泛音模式运行。

                      泛音晶体振荡器电路

                      当以泛音模式使用晶体时,电子电路设计必须确保石英晶体以泛音模式运行,而不会以其基波和随后选择的所需谐波运行,这一点至关重要。

                      原因是基频的谐波和以泛音模式工作的晶体的频率会略有不同。在某些情况下,这可能会产生重大影响。

                      为了克服这个问题,电路的射频设计必须包含一个调谐电路,以确保振荡器产生的反馈以泛音频率出现,并抑制基频。这将确保振荡器以泛音频率而非基频工作。

                      泛音石英晶体在许多RF设计或其他一般电子电路设计应用中非常有用,在这些应用中,要求晶体振荡器的稳定性和性能的频率要高于使用标准基本模式晶体可以轻松实现的频率。在这些情况下,泛音晶体的成本要比石英晶体的成本低得多,后者将被制造为以基本模式在所需的高频下工作。

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