ISM-RF產品的晶體計算

許多工業/科學/醫療 （ISM） 頻段射頻 （RF） 產品使用晶體振蕩器為基于鎖相環 （PLL） 的本振 （LO） 生成基準。本教程提供了ISM-RF晶體計算器的基本說明，可用于計算對此類LO的晶體頻率精度和啟動裕量的各種影響。

ISM-射頻晶體計算器

ISM-RF晶體計算器分為許多工作表，這些工作表涉及與晶體振蕩器相關的各種計算，并提供有關晶體本身的參考信息。

說明表

此選項卡提供計算器工作表上使用的格式約定的摘要，以及其他選項卡的簡要說明。

計算器表

如說明表中所述，計算器工作表有兩個主要部分：用于數據輸入的產品信息部分，以及顯示輸入參數結果的三個計算部分。“產品信息”區域有三種背景顏色，用于表示該部分中不同類別的數據。還有一些特定的單元格（以紅色輪廓顯示）需要用戶輸入，從而提供用于后續計算的變量值。

橙色部分包含與應用計算的Maxim ISM無線電產品相關的信息。此部分的頂部是一個下拉框，用于選擇要計算的目標設備。以下行顯示器件的內部電容 （C國際） 與 XTAL 引腳、PLL 分頻比、IF 頻率（用于接收器）以及 315MHz 和 433.92MHz 工作的建議晶體參考頻率有關。提供了一個自動宏，它將復制 f0值低至晶體頻率部分（單元格 C23）。（注意：需要在電子表格中啟用宏才能使用此功能。

藍色部分包含有關印刷電路板（PCB）和晶體振蕩器電路的信息。它包括寄生電容的估計值（C?）和兩個用于進入分流的單元（C分流） 或串聯電容值 （C爵士).設計通常提供一對并聯或串聯電容器，每個引腳一個，因此該條目假定并聯或串聯電容器使用相同的值。提供了參考圖來說明電容器連接。

綠色部分顯示晶體本身的數據。一對下拉框可用于簡化各種供應商表中的晶體選擇。還提供了自動宏，允許用戶輕松地將晶體供應商的電氣特性從參考列復制到用戶輸入部分。（免責聲明：有關最新規格，請與晶體供應商的數據表確認。如果用戶有規格表中提供的晶體參數，則可以手動將其直接輸入到以紅色勾勒出的電池中。分流電容值 （C0）、最大等效串聯電阻 （ESR） （R1）和運動電容（C1）是晶體設計所固有的。運動電感（L1） 是晶體系統的計算屬性。提供了顯示基本晶體模型的參考圖來說明這些特性。負載電容（CL-規格）和晶體頻率（f0） 是晶體供應商用于針對指定工作頻率的參數。

圖1.計算器工作表。

通常，晶體供應商會提供指定標稱工作頻率（f0）、被測負載電容（CL）、最大置信噪比（Rr），偶爾還有分流電容（C0）（通常也是最大參數）。實際并聯電容往往小于規定最大值的一半，ESR通常位于指定最大值的1/4至1/3。運動電容（C1） 往往取決于切割角度，這通常不提供。其他特性，如老化和壽命穩定性、存儲、焊接、工作溫度以及工作公差，可在晶體數據表中提供。但是，這些不在此計算器中進行評估。

工作表的下半部分提供了負電阻和晶體拉力的計算。還有第三個計算部分專門用于MAX1479幅度移鍵控（ASK）/頻移鍵控（FSK）發送器。

負電阻計算用于幫助確定啟動晶體振蕩是否存在任何問題。負電阻的計算公式源于振蕩器跨導增益、振蕩頻率和端子電容：

在此電子表格中，負電阻 （-RMOT） 會自動以綠色或紅色突出顯示。突出顯示的顏色取決于 -RMOT 值與啟動裕量乘以 ESR。使用啟動裕量 4，如果 |-RMOT|< 4 × ESR，則負電阻將為紅色。我們建議調整設計以在晶體上提供較少的容性負載，這反過來又增加了負電阻的大小，從而增加了引發振蕩的可能性。

牽引計算根據系統設計參數確定載波頻率可能偏離目標的程度。計算晶體拉力的公式基于晶體的運動電容和實際與規定的總容性負載：

實際載波頻率（fRF-ACTUAL） 有助于確定系統對最終射頻的影響。

圖2.計算器工作表的拉力計算和MAX1479 FSK計算部分。

如前所述，MAX1479 FSK計算部分可以根據系統設計參數提供FSK偏差的估計值。MAX1479使用內部開關電容迫使晶體振蕩器改變，從而提供產生FSK調制的方法。

Neg-R 曲線和溫度和角度表

可以使用各種其他圖來確定晶體振蕩器的工作特性和經驗極限。提供數據表和繪圖以直觀地解釋這些晶體特性。

Neg-R 曲線表上生成的數據使用計算器表中的值來構建基于各種分流電容 （C0） 和負載電容 （CL） 值（參見圖 3a）。

在溫度和角度表上找到的數據用于描述溫度和工作頻率之間的內在關系，并具有給定的石英晶體切割角度。此工作表上的值來自工作表下方的繪圖和行業文獻。

圖3.（a） Neg-R 曲線工作表和 （b） 溫度和角度工作表。

NDK 晶體、Crystek 晶體、HKC 晶體和 Raltron 晶體片

這些片材上為各種供應商提供了晶體電氣特性。許多值與主計算器工作表上的自動查找功能一起使用。有關最新規格，請使用供應商的數據表進行確認。

審核編輯：郭婷