許多工業/科學/醫療(ISM)波段射頻(RF)產品使用晶體振蕩器為鎖相環(PLL)本地振蕩器(LO)生成參考.本教程提供了ISM-RF晶振計算器的基本描述,可用于計算對此類LO的晶體頻率精度和啟動裕度的各種影響.
ISM-RF水晶計算器
所述ISM-RF水晶計算器被分解成一個數字,解決與晶體振蕩器各種計算和提供有關晶體本身的參考信息的工作表.
說明書
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,用于表示該部分中的不同類別的數據.還存在需要用戶輸入的特定單元格(以紅色標出),從而提供用于后續計算的變量值.
橙色部分包含與正在應用計算的MaximISM無線電產品相關的信息.在此部分的頂部是一個下拉框,用于選擇計算的目標設備.以下行顯示與XTAL引腳相關的器件內部電容(CINT),PLL分頻比,IF頻率(用于接收器)以及建議的315MHz和433.92MHz工作頻率的晶振參考頻率.提供了一個自動宏,它將f0值復制到CrystalFrequency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.)
藍色部分具有關于印刷電路板(PCB)和有源晶振電路的信息.它包括寄生電容(CPAR)的估計值和用于進入分流器(CSHUNT)或串聯電容器值(CSER)的兩個單元.設計通常提供一對分流或串聯電容,每個引腳一個,因此該條目假定分流或串聯電容使用相同的值.提供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格中的晶體選擇(參見下面的NDK晶體,Crystek晶體,HKC晶體和Raltron晶體片)部分.還提供了一個自動宏,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.)如果用戶可以從規格表中獲得晶體參數,可以將它們直接手動輸入紅色輪廓的單元格中.并聯電容值(C0),最大等效串聯電阻(ESR)(R1)和運動電容(C1)是晶體設計固有的.運動電感(L1)是晶體系統的計算特性.提供了顯示基本晶體模型的參考圖以說明這些性質.負載電容(CL-SPEC)和晶體頻率(f0)是晶體供應商用于指定指定工作頻率的參數.
圖1.Calculator工作表.
通常,貼片晶振供應商將提供一個數據表,規定標稱工作頻率(f0),測試負載電容(CL),最大ESR(Rr),偶爾還有分流電容(C0)(通常是也是最大參數).實際的并聯電容往往小于規定最大值的一半,ESR通常可以達到規定最大值的1/4到1/3.運動電容(C1)往往取決于切角,這通常不提供.其他性能如老化和壽命穩定性,存儲,焊接,工作溫度以及操作公差可以在晶體數據表中提供.但是,這些計算器不會評估這些.
工作表的下半部分提供了負阻和拉晶的計算.還有第三個計算部分專門用于MAX1479幅移鍵控(ASK)/頻移鍵控(FSK)發送器.
負阻計算用于幫助確定是否存在與啟動晶體振蕩相關的任何問題.計算負阻的公式源于振蕩器跨導增益,振蕩頻率和端電容:
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值與啟動余量乘以ESR.使用4的啟動余量,如果|-RMOT|<4×ESR,則負電阻為紅色.我們建議調整設計,以減少石英晶體諧振器上的電容負載,從而增加負電阻的大小,從而增加啟動振蕩的可能性.
拉動計算基于系統設計參數確定載波頻率可以偏離目標的程度.計算晶體拉制的公式是基于晶體的運動電容和實際與指定的總電容負載：
實際載波頻率(fRF-ACTUAL)有助于確定系統對最終RF的影響.
所述,MAX1479FSK計算部分可根據系統設計參數提供FSK偏差估算.MAX1479使用內部開關電容強制晶體振蕩器發生變化,從而提供產生FSK調制的方法.更多信息,請參見MAX1479數據手冊.
Neg-R曲線和溫度和角度表
各種其他圖可用于確定石英晶體振蕩器的操作特性和經驗限制.提供數據表和圖以可視地解釋這些晶體特性.
在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并聯電容(C0)和負載電容(CL)值的電阻表(參見圖3a).
在找到的數據臨時＆角片用來描繪溫度和操作頻率之間的內在關系具有切割為石英晶體的給定角度.此工作表上的值來自于表格和行業文獻中的更多圖表.
圖3.(a)Neg-R曲線工作表和(b)Temp＆Angle工作表.
NDK晶振,Crystek晶體,HKC晶體和Raltron晶體片
在這些板上為各種供應商提供晶體電特性.許多值與主Calculator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.
附錄:示例計算
此示例將引導用戶完成將數據輸入CrystalCalculator工作簿的過程,并將探索結果.
打開CrystalCalculator工作簿并在出現提示時啟用宏.
選擇Excel®工作簿底部的"計算器"選項卡.
選擇單元格C4(MaximLFRF產品),單擊單元格旁邊的下拉箭頭,然后從列表中選擇MAX1473.請注意,根據列表選擇填寫適當的參數.
單擊13.22560MHz值旁邊的Copytof0按鈕.這應該將13.2256的值放入單元格C23中.
在單元格C13(分流電容器)中輸入值0.
在單元格C14(串聯電容器)中輸入值10000.
選擇單元格F16(Crystal制造商),單擊下拉箭頭并從制造商列表中選擇NDK.
選擇單元格F17(晶振類型),然后從下拉列表中選擇"自定義".這應該填充單元格F18到F22中的晶體值.
單擊新值旁邊的"復制Crystal數據"按鈕.這應該將晶體信息傳遞到左邊紅色的單元格.
向下滾動并觀察到負電阻顯示為綠色的-514.3.(如果值不匹配,請檢查單元格C12的值是否為0.8,單元格C25的值是否為4.)
向下滾動到"拉動計算"部分,檢查實際載波頻率是否顯示為434.0522.
向上滾動并為并聯電容輸入值5.觀察到負電阻降至-201.0且實際載波頻率已變為433.9616.
將分流電容值更改回0并為指定的負載電容(單元格C19)輸入值3.000.觀察到負電阻回到-514.3并且實際載波頻率為433.925.
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