1、一、 晶體在門(mén)振蕩電路中的應(yīng)用晶體元件在門(mén)振蕩電路與科爾匹茲振蕩電路中的應(yīng)用相同，在門(mén)振蕩電路中一般的激勵(lì)電平比較大，需要增加一個(gè)串聯(lián)電阻以保證晶體工作在一個(gè)合適的激勵(lì)下。門(mén)振蕩電路與科爾匹茲振蕩電路對(duì)晶體的匹配最重要的是考慮晶體與電路負(fù)阻的匹配，無(wú)論是門(mén)振蕩電路還是科爾匹茲振蕩電路的負(fù)阻都要求達(dá)到晶體電阻的5倍以上，才能保證晶體與電路配合穩(wěn)定，工作可靠。電路負(fù)阻Ri的確定：Ri= - gm/(2C1*C2), gm為互導(dǎo)，單位：（S 西門(mén)子），電路負(fù)阻Ri與電路工作頻率有關(guān)，頻率不同負(fù)阻也不同。當(dāng)電路負(fù)阻與晶體匹配不好的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)頻率不穩(wěn)，頻率跳變，不振或本來(lái)設(shè)計(jì)的基頻振蕩結(jié)果振蕩在泛音頻

2、率，或泛音電路結(jié)果振在了基頻頻率上。晶體與電路匹配的另一個(gè)問(wèn)題是晶體的負(fù)載電容CL的確定，在門(mén)振蕩電路中，晶體負(fù)載電容CL為C1和C2兩個(gè)電容串聯(lián)以后再加上電路的雜散電容CS得到；在科爾匹茲振蕩電路中晶體負(fù)載電容CL為C1、C2和C3三個(gè)電容串聯(lián)以后再加上電路的雜散電容CS得到。晶體負(fù)載電容CL影響了振蕩電路的頻率偏差，造成系統(tǒng)誤差；振蕩電路中振蕩電容C1、C2、C3的散差和雜散電容CS的散差決定了振蕩頻率散差的大小。二、 晶體在無(wú)線(xiàn)發(fā)射和接收機(jī)中的應(yīng)用2. 晶體與nRF401和nRF403的內(nèi)部連接示意圖及晶體等效電路3.在無(wú)線(xiàn)發(fā)射機(jī)和無(wú)線(xiàn)接收機(jī)中，系統(tǒng)需要微處理器進(jìn)行控制，因?yàn)槲⒖刂破鞯臅r(shí)

3、鐘引腳內(nèi)部大都也是一個(gè)非門(mén)邏輯電路，功能相同，設(shè)計(jì)人員往往將微控制器和nRF401或nRF403共用1個(gè)晶體，這種情況在其他電路的設(shè)計(jì)中也很常見(jiàn)，nRF401和nRF403的典型外接元件及其連接示意圖如下：4.電路對(duì)晶體的要求：1）.nRF401和nRF403要求晶體的標(biāo)稱(chēng)頻率4.000MHZ，靜電容C05PF，等效電阻150，負(fù)載電容CL14PF，頻率穩(wěn)定性±35PPM。晶體的實(shí)際負(fù)載電容CL=（C1*C2）/（C1+C2）+C，C為電路分布電容。發(fā)射和接收機(jī)的頻率偏差應(yīng)限制在70PPM，所以晶體的穩(wěn)定性應(yīng)該控制在±35PPM，否則會(huì)導(dǎo)致接收機(jī)靈敏度的下降。發(fā)射和接收機(jī)工

4、作溫度范圍在-25+85，則需要晶體在此溫度范圍內(nèi)總的頻率偏差限制在±35PPM。2）.nRF903要求晶體的標(biāo)稱(chēng)頻率11.0592MHZ，等效電阻60，靜電容C07PF，負(fù)載電容CL12PF，對(duì)于868/915MHZ的工作頻率，晶體的頻率穩(wěn)定度要求±20PPM，對(duì)于433MHZ的工作頻率，晶體的頻率穩(wěn)定度要求在±40PPM。下圖是接收機(jī)靈敏度與頻率偏差的關(guān)系曲線(xiàn)三、 晶體在頻率合成及信號(hào)處理中的應(yīng)用頻率合成電路和信號(hào)處理電路，都需要一個(gè)頻率信號(hào)做為時(shí)鐘基準(zhǔn)或同步時(shí)鐘基準(zhǔn)。對(duì)于頻率合成電路，它的功能就是要提供不同的頻率信號(hào)，一般情況下對(duì)頻率的穩(wěn)定性要求比較高，也有

5、的要求不是很?chē)?yán)格，對(duì)頻率穩(wěn)定性的要求和對(duì)電路板空間的要求往往決定設(shè)計(jì)人員對(duì)元件的選擇。下面以頻率合成專(zhuān)用集成電路PT7A4401C為例進(jìn)行說(shuō)明。 如果設(shè)計(jì)人員認(rèn)為需要高穩(wěn)頻率信號(hào)則會(huì)選擇圖1所示的電路，外接一個(gè)高穩(wěn)的頻率信號(hào)源為PT7A4401C提供高穩(wěn)時(shí)鐘信號(hào)，這時(shí)選擇TCXO或OCXO來(lái)作為頻率基準(zhǔn)；如果設(shè)計(jì)人員認(rèn)為不需要高穩(wěn)頻率信號(hào)而考慮電路板空間緊張的話(huà)，那麼會(huì)選擇小型OSC作為頻率源；如果設(shè)計(jì)人員只是考慮成本的話(huà)，則選擇圖2的設(shè)計(jì)，使用晶體和其他分立阻容元件組成振蕩器，在這種設(shè)計(jì)中晶體的激勵(lì)電平一般比較大，激勵(lì)功率大約在1mw左右，需要調(diào)整反饋電阻和分壓電阻以使晶體保持在適當(dāng)?shù)募?lì)下

6、，如果晶體激勵(lì)過(guò)大，則晶體穩(wěn)定性變差，靜電容C0盡量要小，否則引發(fā)寄生振動(dòng)。對(duì)于頻率合成的應(yīng)用，如果使用倍頻的話(huà)，比如使用AD9854，主時(shí)鐘的工作頻率達(dá)到300MHZ，外接20MHZ的頻率信號(hào)需要15倍頻，外接50MHZ的頻率信號(hào)需要6倍頻，50MHZ的頻率信號(hào)經(jīng)過(guò)6倍頻得到的300MHZ信號(hào)比用20MHZ的頻率信號(hào)經(jīng)過(guò)15倍頻得到的300MHZ信號(hào)要穩(wěn)定的多。電路設(shè)計(jì)人員要從頻率穩(wěn)定性、電路板有效空間和制造成本三個(gè)方面綜合考慮晶體和晶體振蕩器的選擇。四、 晶體在電話(huà)機(jī)電路中的應(yīng)用W91541A是電話(huà)機(jī)編碼發(fā)射電路，外接3.579545MHZ晶體，CM8870C是電話(huà)機(jī)譯碼電路，外接3.57

7、9545MHZ晶體，CM8870C的電路設(shè)計(jì)如下：由W91541A組成的編碼發(fā)射電路發(fā)射的信號(hào)被CM8870C組成的譯碼電路接收到，信號(hào)通過(guò)耦合電容輸入到CM8870C的2、3腳，然后進(jìn)入內(nèi)部頻率比較電路進(jìn)行譯碼，譯碼的結(jié)果使Q1、Q2、Q3、Q4電平變化，接通所要呼叫的電話(huà)。這是利用電信電話(huà)專(zhuān)用集成電路實(shí)現(xiàn)編碼-譯碼呼叫。其信號(hào)的傳送可以利用電話(huà)線(xiàn)，也可以附加高頻發(fā)射接收電路實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)尋呼，根據(jù)DTMF國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)編碼呼叫指令，有16種編碼，因此最多可實(shí)現(xiàn)16個(gè)用戶(hù)呼叫。編碼呼叫電路使用W91451A集成電路，也使用3.579545MHZ晶體諧振器，晶體的頻率穩(wěn)定性要求在±100PPM。

8、當(dāng)對(duì)16個(gè)用戶(hù)進(jìn)行編碼呼叫時(shí)，信道頻率間隔變窄，因此需要晶體具有更高的頻率穩(wěn)定性，大約晶體的穩(wěn)定性在±14PPM。在通訊和尋呼設(shè)備中，頻率偏差過(guò)大造成會(huì)造成譯碼錯(cuò)誤和信道干擾，因此此類(lèi)電子設(shè)備對(duì)晶體的頻率穩(wěn)定性要求比較嚴(yán)格。五、 TCXO在移動(dòng)終端設(shè)備中的應(yīng)用移動(dòng)通訊終端設(shè)備是通過(guò)基站的數(shù)據(jù)處理進(jìn)行工作的，移動(dòng)終端與基站的聯(lián)絡(luò)非常重要，如果終端設(shè)備與基站失去聯(lián)絡(luò)則不能進(jìn)行正常工作，移動(dòng)終端與基站之間是通過(guò)特定的頻率信號(hào)交換達(dá)到聯(lián)絡(luò)的，如果沒(méi)有這個(gè)信號(hào)或頻率信號(hào)偏差過(guò)大都會(huì)影響終端設(shè)備與基站的聯(lián)系，造成基站不能對(duì)移動(dòng)終端進(jìn)行定位和數(shù)據(jù)交換。為了達(dá)到移動(dòng)終端與基站聯(lián)系信號(hào)的穩(wěn)定，在移動(dòng)終

9、端設(shè)備的發(fā)射電路里面使用一個(gè)頻率穩(wěn)定性比較高的參考頻率源，移動(dòng)終端環(huán)境溫度的變化是影響頻率穩(wěn)定性的一個(gè)重要因素，所以移動(dòng)終端設(shè)備內(nèi)都有一個(gè)溫度補(bǔ)償晶體振蕩器TCXO，經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)木w振蕩器頻率穩(wěn)定性達(dá)到±2.5PPM的精度，保證移動(dòng)終端與基站之間的聯(lián)絡(luò)穩(wěn)定。TCXO的頻率由發(fā)射電路決定，現(xiàn)在移動(dòng)通訊終端都使用大規(guī)模的專(zhuān)用集成電路，不同廠家生產(chǎn)的集成電路外接的參考頻率也不相同。以下是TCXO在幾種移動(dòng)終端的發(fā)射電路中的應(yīng)用。MAX2366是一款用于蜂窩電話(huà)的完整的雙波段、三模發(fā)送器，是迄今為止同類(lèi)產(chǎn)品中集成度最高、結(jié)構(gòu)最先進(jìn)的方案。該器件收到差分I/Q基帶輸入信號(hào)后，經(jīng)由正交調(diào)制器和

10、IF可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)，將其上混頻至IF。然后，信號(hào)被送入外部帶通濾波器，經(jīng)由SSB混頻器和RF VGA被上變頻至RF。片上PA驅(qū)動(dòng)器將信號(hào)進(jìn)一步放大。雙IF合成器，雙RF合成器，一個(gè)本振(LO)緩沖器，和三線(xiàn)可編程總線(xiàn)組成了該IC完備的基本功能模塊。MAX2367支持單波段、單模(PCS)工作方式；MAX2368支持單波段蜂窩、雙模工作方式，適用CDMA、WCDMA、TCDMA制式，MAX2366/2367/2368外接TCXO的頻率為19.680MHZ，如果客戶(hù)按照下圖設(shè)計(jì)則需要SMD 5*3.2 VC-TCXO，TCXO必須要有VC功能，它是保證移動(dòng)終端與基站的信號(hào)頻率相同的要求而進(jìn)行自我頻率調(diào)整的一種功能，也就是說(shuō)VC是鎖相環(huán)電路對(duì)本機(jī)振蕩頻率和基站頻率達(dá)到頻率鎖定狀態(tài)的頻率調(diào)整功能，一般情況下CDMA移動(dòng)終端對(duì)VC-TCXO的VC頻率調(diào)整功能要求頻率變化范圍在±8±16PPM，VC電壓變化范圍1.5±1V；另外SMD 5*3.2VC-TCXO