关于晶振电路设计你需要的事儿

当您计划在电路板设计中使用晶体振荡器进行频率控制时，某些工程考虑因素为您的项目提供了两个关键优势：可靠性和高性能。使用您的设计的应用程序可以从频率信号提供的通信、同步和编排中受益。

因此，包含频率解决方案的设计必须侧重于考虑以下参数，这些参数允许您选择产品并做出最终有利于您的项目的设计决策：

  1. 选择串联或并联晶体谐振器
  2. 负载电容
  3. 频率容差和稳定性
  4. 晶体老化
  5. 等效电路设计
  6. “Q”因子
  7. 焊接
  8. 微调灵敏度

在设计基于晶体振荡器的电路时，确保项目具有可靠性和高性能，需要综合考虑多个工程原则。以下是关于这些参数的详细考虑:

选择串联或并联晶体谐振器

应用场景：串联谐振器主要用于高频应用，而并联谐振器则在较低频率下表现更佳。

特点：串联谐振器具有更高的阻抗，适合需要高频率稳定性的应用；并联谐振器则在低阻抗下工作，适用于大多数标准电子系统。

考虑负载电容

定义：负载电容是连接在晶体两端的电容，对晶体的谐振频率有重要影响。

考虑因素：选择适当的负载电容可以确保晶体振荡器在特定频率下稳定工作。。使用公式计算晶体振荡器电路的负载电容。

了解容差和稳定性（ppm）

在室温 +25°C 下，晶体可以允许一定量的频率容差（ppm）。在确定设计将经历的温度范围后，您可以计算频率稳定性，即在指定温度下预期的容差量。

关于水晶老化的知识

所有晶体的频率都会随时间而变化。然而，根据国际无线电咨询委员会(CCIR)的定义，老化是“由于振荡器内部变化导致频率随时间的系统性变化”。

了解等效电路

请参阅下面的直观表示。晶振的等效电路是用来描述晶振内部电磁场分布和能量转换关系的电路模型。根据石英晶体的物理特性，晶振的等效电路可以简化为一个LC谐振电路，主要由晶体谐振器、放大器和反馈电路组成。

关于 “Q” 因子

寻找具有高 “Q” 因子的晶体，与晶体的储存能量相比，它可以获得最大的稳定性并减少能量损失。“Q” 因子由串联和并联频率之间的带宽决定。带宽越小，“Q”因子越高。

高 “Q” 因子晶体对拉力或负载电容对频率的影响也不太敏感。如果您决定需要较低 “Q” 因子的参数，可拉性可能会导致您在设计中包括 VCXO 以微调所需的频率。

焊接高质量晶体和晶体振荡器

焊接时，防止热冲击。热冲击会导致焊料熔化并损坏振荡元件或降低焊料接触质量。

对于印刷电路板 （PCB） 和基板，请考虑以下焊接方法：

  1. 热空气或对流。
  2. 气相回流焊。
  3. 红外回流焊。
  4. 气泡焊料浸泡。
  5. 其他方法，包括激光焊接。

对于 SMD 晶体，请考虑以下焊接方法：

红外线回流焊（Infrared Reflow）

蒸汽回流焊（Vapor Phase Reflow）

了解微调灵敏度

微调灵敏度是指通过调整负载电容等参数来改变振荡器频率的能力。在需要精确调整频率的应用中，选择具有低微调灵敏度的晶体振荡器可以简化设计并提高系统性能。

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