許多工業(yè)/科學(xué)/醫(yī)療(ISM)波段射頻(RF)產(chǎn)品使用晶體振蕩器為鎖相環(huán)(PLL)本地振蕩器(LO)生成參考.本教程提供了ISM-RF晶振計(jì)算器的基本描述,可用于計(jì)算對(duì)此類LO的晶體頻率精度和啟動(dòng)裕度的各種影響.

ISM-RF水晶計(jì)算器

所述ISM-RF水晶計(jì)算器被分解成一個(gè)數(shù)字,解決與晶體振蕩器各種計(jì)算和提供有關(guān)晶體本身的參考信息的工作表.

說(shuō)明書

此選項(xiàng)卡提供計(jì)算器工作表上使用的格式約定的摘要,以及其他選項(xiàng)卡的簡(jiǎn)要說(shuō)明.

計(jì)算器表

如"說(shuō)明"表中所述,計(jì)算器工作表有兩個(gè)主要部分:用于數(shù)據(jù)輸入的"產(chǎn)品信息"部分,以及顯示輸入?yún)?shù)結(jié)果的三個(gè)計(jì)算部分."產(chǎn)品信息"區(qū)域有三種背景顏色,用于表示該部分中的不同類別的數(shù)據(jù).還存在需要用戶輸入的特定單元格(以紅色標(biāo)出),從而提供用于后續(xù)計(jì)算的變量值.

橙色部分包含與正在應(yīng)用計(jì)算的MaximISM無(wú)線電產(chǎn)品相關(guān)的信息.在此部分的頂部是一個(gè)下拉框,用于選擇計(jì)算的目標(biāo)設(shè)備.以下行顯示與XTAL引腳相關(guān)的器件內(nèi)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(gè)自動(dòng)宏,它將f0值復(fù)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(lán)色部分具有關(guān)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(jì)值和用于進(jìn)入分流器(CSHUNT)或串聯(lián)電容器值(CSER)的兩個(gè)單元.設(shè)計(jì)通常提供一對(duì)分流或串聯(lián)電容,每個(gè)引腳一個(gè),因此該條目假定分流或串聯(lián)電容使用相同的值.提供參考圖來(lái)說(shuō)明電容器連接.

綠色部分顯示晶體本身的數(shù)據(jù).一對(duì)下拉框可用于簡(jiǎn)化各種供應(yīng)商表格中的晶體選擇(參見(jiàn)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(gè)自動(dòng)宏,允許用戶輕松地將晶體供應(yīng)商的電氣特性從參考列復(fù)制到用戶輸入部分.(免責(zé)聲明:有關(guān)最新規(guī)格,請(qǐng)與晶體供應(yīng)商的數(shù)據(jù)表確認(rèn).)如果用戶可以從規(guī)格表中獲得晶體參數(shù),可以將它們直接手動(dòng)輸入紅色輪廓的單元格中.并聯(lián)電容值(C0),最大等效串聯(lián)電阻(ESR)(R1)和運(yùn)動(dòng)電容(C1)是晶體設(shè)計(jì)固有的.運(yùn)動(dòng)電感(L1)是晶體系統(tǒng)的計(jì)算特性.提供了顯示基本晶體模型的參考圖以說(shuō)明這些性質(zhì).負(fù)載電容(CL-SPEC)和晶體頻率(f0)是晶體供應(yīng)商用于指定指定工作頻率的參數(shù).

圖1.Calculator工作表.

通常,貼片晶振供應(yīng)商將提供一個(gè)數(shù)據(jù)表,規(guī)定標(biāo)稱工作頻率(f0),測(cè)試負(fù)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(shù)).實(shí)際的并聯(lián)電容往往小于規(guī)定最大值的一半,ESR通常可以達(dá)到規(guī)定最大值的1/4到1/3.運(yùn)動(dòng)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(wěn)定性,存儲(chǔ),焊接,工作溫度以及操作公差可以在晶體數(shù)據(jù)表中提供.但是,這些計(jì)算器不會(huì)評(píng)估這些.

工作表的下半部分提供了負(fù)阻和拉晶的計(jì)算.還有第三個(gè)計(jì)算部分專門用于MAX1479幅移鍵控(ASK)/頻移鍵控(FSK)發(fā)送器.

負(fù)阻計(jì)算用于幫助確定是否存在與啟動(dòng)晶體振蕩相關(guān)的任何問(wèn)題.計(jì)算負(fù)阻的公式源于振蕩器跨導(dǎo)增益,振蕩頻率和端電容:

在此電子表格中,負(fù)電阻(-RMOT)會(huì)自動(dòng)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(dòng)余量乘以ESR.使用4的啟動(dòng)余量,如果|-RMOT|<4×ESR,則負(fù)電阻為紅色.我們建議調(diào)整設(shè)計(jì),以減少石英晶體諧振器上的電容負(fù)載,從而增加負(fù)電阻的大小,從而增加啟動(dòng)振蕩的可能性.

拉動(dòng)計(jì)算基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)確定載波頻率可以偏離目標(biāo)的程度.計(jì)算晶體拉制的公式是基于晶體的運(yùn)動(dòng)電容和實(shí)際與指定的總電容負(fù)載：

實(shí)際載波頻率(fRF-ACTUAL)有助于確定系統(tǒng)對(duì)最終RF的影響.

所述,MAX1479FSK計(jì)算部分可根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)提供FSK偏差估算.MAX1479使用內(nèi)部開(kāi)關(guān)電容強(qiáng)制晶體振蕩器發(fā)生變化,從而提供產(chǎn)生FSK調(diào)制的方法.更多信息,請(qǐng)參見(jiàn)MAX1479數(shù)據(jù)手冊(cè).

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(jīng)驗(yàn)限制.提供數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)使用計(jì)算器表中的值來(lái)構(gòu)建基于各種并聯(lián)電容(C0)和負(fù)載電容(CL)值的電阻表(參見(jiàn)圖3a).

在找到的數(shù)據(jù)臨時(shí)＆角片用來(lái)描繪溫度和操作頻率之間的內(nèi)在關(guān)系具有切割為石英晶體的給定角度.此工作表上的值來(lái)自于表格和行業(yè)文獻(xiàn)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(yīng)商提供晶體電特性.許多值與主Calculator表上的自動(dòng)查找功能一起使用.有關(guān)最新規(guī)格,請(qǐng)使用供應(yīng)商的數(shù)據(jù)表進(jìn)行確認(rèn).

附錄:示例計(jì)算

此示例將引導(dǎo)用戶完成將數(shù)據(jù)輸入CrystalCalculator工作簿的過(guò)程,并將探索結(jié)果.

打開(kāi)CrystalCalculator工作簿并在出現(xiàn)提示時(shí)啟用宏.

選擇Excel®工作簿底部的"計(jì)算器"選項(xiàng)卡.

選擇單元格C4(MaximLFRF產(chǎn)品),單擊單元格旁邊的下拉箭頭,然后從列表中選擇MAX1473.請(qǐng)注意,根據(jù)列表選擇填寫適當(dāng)?shù)膮?shù).

單擊13.22560MHz值旁邊的Copytof0按鈕.這應(yīng)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(lián)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(yīng)該填充單元格F18到F22中的晶體值.

單擊新值旁邊的"復(fù)制Crystal數(shù)據(jù)"按鈕.這應(yīng)該將晶體信息傳遞到左邊紅色的單元格.

向下滾動(dòng)并觀察到負(fù)電阻顯示為綠色的-514.3.(如果值不匹配,請(qǐng)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(dòng)到"拉動(dòng)計(jì)算"部分,檢查實(shí)際載波頻率是否顯示為434.0522.

向上滾動(dòng)并為并聯(lián)電容輸入值5.觀察到負(fù)電阻降至-201.0且實(shí)際載波頻率已變?yōu)?33.9616.

將分流電容值更改回0并為指定的負(fù)載電容(單元格C19)輸入值3.000.觀察到負(fù)電阻回到-514.3并且實(shí)際載波頻率為433.925.

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