石英晶體諧振器XTAL泛音操作

 隨著石英晶體諧振器頻率的增加，以泛音模式操作它們變得更加容易。對于某些RF設(shè)計(jì)，通常需要在非常高的頻率下操作石英晶體諧振器XTAL-有時(shí)有必要能夠在高頻下使用石英的高Q和性能。

對石英晶體諧振器使用泛音操作模式可使電子組件在非常高的頻率下工作，同時(shí)仍保持堅(jiān)固且易于制造。

對石英晶體使用泛音操作的原因

石英晶體利用石英元素的機(jī)械共振來提供高水平的Q和一般性能。由于壓電效應(yīng)，這被鏈接到電路。

隨著操作頻率的增加，機(jī)械共振決定操作頻率的事實(shí)意味著石英毛坯變小。

盡管近年來制造技術(shù)已得到不可估量的改善，但仍然發(fā)現(xiàn)，隨著頻率的增加，加工非常薄的毛坯的成本會增加，并且廢品率/失敗率也會增加。

石英晶體泛音操作

盡管使用石英晶體諧振器的明顯方法是在其基頻下運(yùn)行，但以泛音模式運(yùn)行晶體具有一些明顯的優(yōu)勢。

泛音頻率約為基本頻率的三倍，五倍，七倍等。這意味著石英毛坯的基頻可以比終的預(yù)期工作頻率低得多，從而使毛坯更容易制造且不易碎。

對于AT晶體，這些泛音模式幾乎是泛音數(shù)乘以基頻的頻率。實(shí)際上，泛音的實(shí)際頻率幾乎等于串聯(lián)模式基頻乘以泛音數(shù)。

還應(yīng)該記住，晶體還可能具有許多其他可以執(zhí)行的操作模式。這些模式是不需要的，并可能由不同的電路以較小或較大的程度被激發(fā)。特別是在未調(diào)諧的數(shù)字電路中使用晶體時(shí)，應(yīng)格外小心，因?yàn)橛泻δＪ娇赡軙馔獾卣贾鲗?dǎo)地位。任何調(diào)整都會自然地抑制這些有害模式。

泛音晶體的主要應(yīng)用是30 MHz以上的頻率。在這里，晶體通常以厚度剪切模式振動，并且晶體可以基波或奇數(shù)泛音被激發(fā)。發(fā)現(xiàn)泛音晶體的運(yùn)動電容C1n減小。遵循近似定律，其中第n個(gè)泛音的電容是基波電容除以泛音數(shù)量的平方。

訂購晶體以泛音模式工作時(shí)，必須向制造商指定晶振，以便可以將毛坯磨碎，以使其在所需的頻率下正確工作。通常，制造商會為晶體提供特定的訂購單，要回答的問題之一是晶體是否要以泛音模式運(yùn)行。

泛音晶體振蕩器電路

當(dāng)以泛音模式使用晶體時(shí)，電子電路設(shè)計(jì)必須確保石英晶體以泛音模式運(yùn)行，而不會以其基波和隨后選擇的所需諧波運(yùn)行，這一點(diǎn)至關(guān)重要。

原因是基頻的諧波和以泛音模式工作的晶體的頻率會略有不同。在某些情況下，這可能會產(chǎn)生重大影響。

為了克服這個(gè)問題，電路的射頻設(shè)計(jì)必須包含一個(gè)調(diào)諧電路，以確保振蕩器產(chǎn)生的反饋以泛音頻率出現(xiàn)，并抑制基頻。這將確保振蕩器以泛音頻率而非基頻工作。

泛音石英晶體在許多RF設(shè)計(jì)或其他一般電子電路設(shè)計(jì)應(yīng)用中非常有用，在這些應(yīng)用中，要求晶體振蕩器的穩(wěn)定性和性能的頻率要高于使用標(biāo)準(zhǔn)基本模式晶體可以輕松實(shí)現(xiàn)的頻率。在這些情況下，泛音晶體的成本要比石英晶體的成本低得多，后者將被制造為以基本模式在所需的高頻下工作。