串联或并联谐振晶体振荡器设计和负载电容

对于从事数字设计的工程师来说，本说明和相关视频应重新熟悉晶体振荡器时序理论和电路设计的一些实用方面。这些石英晶体设计理论很容易应用于许多应用。

并联还是串联？

当试图找到为应用程序计时的最佳解决方案时，可能会混淆特定电路布置是否需要并联或串联谐振晶体。这可能很困难，因为串联谐振晶体和并联谐振晶体的结构没有区别谐振晶体，因为它们是使用完全相同的工艺制造的。它们之间的区别在于，并联谐振晶体的谐振频率略高于串联谐振晶体。具有两种不同的谐振模式是重要的，因为它们对于振荡器电路的设计是优化的。

皮尔斯振荡器的设计，如下所示，被优化为使用串联谐振晶体。

如下所示，对Colpitts振荡器的设计进行了优化，以使用并联谐振晶体。

因为这两种晶体从装配线上下来时是相同的来源于应用和用法。因为晶体是一种复杂的压电器件，它具有具有两个谐振点的特性工作曲线。fs点是频率是最小的，阻抗是纯电阻的，并且在晶体吸收最多电流的地方。反谐振点几乎完全是电感性或电容性的。正是在这一点上，晶体的频率处于最大值，而电流处于最小值。

fs和反共振之间的区域称为通常平行共振的区域。这是大多数振荡器电路将工作的地方。并联谐振是通过在称为负载电容的电路中加入少量电容来实现的。该电容直接跨接在晶体端子上，通过迫使晶体在通常的并联谐振周围谐振来实现所需的工作频率。串联谐振和并联谐振振荡器的简化示意图如下所示。

电等效电路中的晶体功能

 

上面的电路是用于振荡器的石英晶体的电气模型。这个等效电路示出了与电容C2并联的串联RLC电路。这个等效阻抗具有串联谐振，其中C1与电感L1在晶体的工作频率。这是晶体的串联频率。由于L1和C1与C2处的并联并联电容器，如图所示。

负载电容

负载电容器的值在12pF和32pF之间变化，这取决于晶体。这将在CL下的制造商数据表中列出，用于指定的频率。还有其他因素需要考虑，如迹线阻抗和杂散电容。此图表示出了频率（百万分之一）与负载电容值的关系的变化。

如果目标是稳定、固定频率的振荡器，请选择设计用于使用大负载的晶体,电容值，如18 pF–20 pF。要调谐或拉动晶体，或需要低功率解决方案，请选择使用小负载电容值（如8 pF–12 pF）的晶体。