一篇晶振行业资深工程师的应用笔记

      我是一名来自深圳市康华尔电子有限公司的工程师，从事晶振行业已十年有载。作为一名资深工程师，每天面对新老客户提出的有关石英晶振的各种问题，我都耐心地一一解答，并为他们提供专业的晶振行业的技术指导，这促使我养成了做笔记的习惯。上面不仅记载着我在工作中遇到的典型案例，也收集了不少我认为有晶振行业价值的技术信息。到目前为止，我的工作笔记已经有好几本了。下面就分享一篇有关任何类型的微控制器都接受的晶体并行模式，即第三泛音模式。
    晶振的作用是给应用电路提供稳定的频率输出，晶振的振荡除了可以在振动幅度最强的基频模式振荡外，还可以在3倍于基频及至5倍于基频的频率上振动。比如一个基频为20MHz的晶振，它的3次泛音就是约60MHz，如果我们某个电路需要60MHz的频率，直接生产60MHz的晶振非常困难，这时我们就可以采用3次泛音模式，使用一个频率为20MHz的晶振通过3次泛音得到60MHz的频率，这样就能大幅降低生产成本。
电路描述
    大多数芯片包括一个正反馈电阻逆变器设计(典型的1欧姆)的值从100变化到1K欧姆可选的串联电阻(见图1).


    它具有一个输入端口,通常被称为(XIN)和一个输出端口(XOUT)这两个端口之间的晶体连接.大多数芯片的设计与一个选项,无论是由一个外部石英晶体振荡器馈送到晶体输入端口,或与外部晶体.
   根据频率,晶体可作为基本或泛音模式.通常,频率35 MHz以上要求的价格优势和交货第三泛音模式.在并行模式下,该晶体在电抗电感,两个外部电容C1和C2是必要的相移振荡的要求.Cl和C2需要晶体是否是在基本模式或泛音模式.Cl和C2的值由芯片制造商指定的变化从6pF为47pF.Cl和C2可能不平衡,例如,平等的价值,但有时在一个特定的比例失调(Cl、C2)为了获得最佳性能,取决于晶体和放大器的特性和电路板布局.(参见图2)显示了一个典型的基本操作模式配置.


  在泛音模式,一个额外的电感和电容Cc会被要求选择第三泛音模式而抑制或拒绝的基本模式.选择在第三泛音晶体电路元件值会和Cc要满足以下条件：
   1.LlC_c元件的串联石英晶振电路,在下面的基本频率,使电路看起来感应基频.这种条件不利于振荡的基本模式.
   2.LlCc和C2组成在频率一半的基本和第三泛音频率之间的并联谐振电路.这种情况使得电路的电容在第三泛音的频率,这有利于在所需的泛音模式振荡.(见图3).

3.在一个标准的色彩模式,C2值为10pF,到30pF的变化.Cc值应选择至少10倍价值的C2,其等效cequiv.将约为C2值.
   4.不同晶体频率下的典型值：
      25 MHz的4.7uh,6.8uh,8.2uh,l0uh
      32 MHz的2.7uh,3.9uh,4.7uh,5.6uh
      40 MHz的1.5uh,1.8uh,2.2uH,2.7uh,3.3uh
负阻
    为了获得最佳性能,建议测量振荡电路的负电阻.如图4所示,从振荡电路中增加一个晶体的一端,并在一个低值的开始插入一个可变电阻.用示波器监视波形,并继续增加插入的虚拟现实(可变电阻)的值,直到电路将在示波器上显示没有振荡信号.振荡停止代表负电阻的值.这是建议的振荡电路的负电阻值一般应至少最大ESR的5~10倍.

    分享是一种美德，顾客不仅是我们的上帝，也是我们的朋友，康华尔电子的经营理念就是真诚地对待每一位客户朋友。做为一名从业多年的石英晶振工程师，能有机会把好的信息资料和自己的工作经验与朋友共享是件开心的事。如有更多有关晶振方面的反馈和建议，不论是KHz晶振，MHz晶振，或是SMD晶振等等，都可以在我们网站留言，我很乐意为大家服务、解答。