負(fù)載電容對(duì)石英晶體諧振器的影響

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，石英晶體諧振器的應(yīng)用更為廣泛，它幾乎涵蓋了各個(gè)領(lǐng)域，同時(shí)也成為各類產(chǎn)品中離不開(kāi)的電子元器件。隨著電子信息技術(shù)上的突飛猛進(jìn)，尤其是數(shù)字電子技術(shù)的不多突破，對(duì)石英晶體諧振器電子元器件要求越來(lái)越高。高精度、高可靠性、高穩(wěn)定性是目前所有產(chǎn)品的完美需求。那么，有哪些因素會(huì)影響到呢?

在石英晶體實(shí)際使用過(guò)程中，經(jīng)常工作于負(fù)載諧振狀態(tài)，其標(biāo)稱頻率是有石英晶體和負(fù)載電容所決定的。負(fù)載電容在石英晶體使用過(guò)程中的應(yīng)用影響程度起指導(dǎo)作用。

石英晶體諧振器與負(fù)載電容

石英晶體諧振器稱為石英晶體，是利用逆壓電效應(yīng)制成的電子元器件。在實(shí)際電路應(yīng)用中，一般會(huì)給石英晶體匹配一個(gè)電容，這個(gè)電容就是負(fù)載電容。該網(wǎng)絡(luò)等效于一個(gè)新的石英晶體，其諧振頻率為負(fù)載諧振頻率，通常來(lái)說(shuō)為標(biāo)稱頻率。而對(duì)于外圍電路來(lái)說(shuō)，石英晶體與它的負(fù)載電容構(gòu)成二端網(wǎng)絡(luò)。負(fù)載諧振頻率高于串聯(lián)諧振頻率，負(fù)載電容越小，差值越大。反之，負(fù)載電容越大，頻率越低，當(dāng)負(fù)載電容無(wú)窮大時(shí)，就是串聯(lián)諧振頻率。如圖所示：

負(fù)載電容對(duì)石英晶體諧振器的影響

負(fù)載電容對(duì)頻率的影響

石英晶體最重要的產(chǎn)數(shù)是標(biāo)稱頻率，其頻率受石英晶體和外接負(fù)載電容的影響。負(fù)載電容的選擇與頻率、電路形式等有關(guān)，而通常在電路中會(huì)用牽引靈敏度來(lái)表示負(fù)載電容變化對(duì)石英晶體的影響程度。一般來(lái)說(shuō)，使用基頻石英晶體調(diào)頻更為靈敏，遠(yuǎn)大于使用泛音的石英晶體。當(dāng)負(fù)載電容高于串聯(lián)諧振頻率時(shí)，負(fù)載電容越大，頻率越低；當(dāng)負(fù)載電容越小時(shí)，牽引靈敏度越大，輸出頻率越高。如下圖所示：

負(fù)載電容對(duì)電阻的影響

以星通時(shí)頻的HC-49U石英晶體為例具體指標(biāo)為負(fù)載電容54PF，標(biāo)準(zhǔn)頻率5.045Mhz,調(diào)整頻差為±10PPM。如下圖所示：

經(jīng)實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)負(fù)載頻率隨負(fù)載電容的增加，同時(shí)牽引的靈敏度降低。由此可見(jiàn)，當(dāng)負(fù)載電容減少，可增加調(diào)頻的靈敏度，但等效電阻相應(yīng)增加。當(dāng)負(fù)載電容小到某個(gè)值時(shí)，負(fù)載電阻成倍增加。

負(fù)載電容對(duì)石英晶體的實(shí)際使用效果影響很大，尤其是基頻石英晶體，且與石英實(shí)際電路的設(shè)計(jì)、調(diào)試等密切相關(guān)。負(fù)載電容越小，對(duì)調(diào)頻靈敏度越大，隨之等效負(fù)載阻抗越大。當(dāng)與給定的負(fù)載電容相差太大時(shí)，晶振將會(huì)不起振、停振的現(xiàn)象。