泛音晶振LC参数选择

### 泛音晶振LC参数选择详解 #### 一、泛音晶振基本原理 泛音晶振是一种常用的频率控制元件，在许多电子设备中扮演着关键角色。它通过石英晶片的压电效应实现频率的稳定输出。石英晶片在受到外力作用时会产生电荷（正压电效应），而在施加电场时会发生形变（逆压电效应）。这种特性使得石英晶片能够作为振荡器中的核心元件。 #### 二、泛音晶振的频率特性 石英晶片在振动时会同时产生多个频率成分，包括基频和谐波。基频即为晶片自身振动的基本频率，而更高频率的成分则被称为泛音或谐波。常见的泛音包括三次泛音（三次谐波）、五次泛音（五次谐波）等，它们之间的频率成奇数倍关系。通常情况下，基频振幅最大，随着次数增加，振幅逐渐减小。 #### 三、泛音晶振的选择依据 1. **频率需求**：对于低频应用（3MHz~40MHz），可以直接使用基频晶振满足要求。但对于高频应用（>40MHz），由于石英晶片的厚度限制，无法仅依靠减小厚度来提高基频，因此需要使用泛音晶振。 2. **可靠性和成本**：过于薄的石英晶片不仅制造困难，而且容易损坏，这限制了基频晶振在高频段的应用。相比之下，采用泛音晶振可以有效避免这些问题，并保持较高的稳定性。 #### 四、LC参数的选择 在设计泛音晶振电路时，为了确保只保留所需的泛音频率，需要精心选择LC参数。具体来说，LC谐振电路的设计目标是在所需频率下呈现容性，以抑制其他频率成分，仅保留选定的泛音频率。 - **LC谐振频率范围**：为了确保电路能够在三次泛音频率下工作，LC谐振电路的频率必须满足以下条件：基频频率(16.7MHz)<LC谐振频率<50MHz。这是因为三次泛音频率位于LC谐振频率之上，此时回路呈现容性，满足三点式振荡条件，有助于泛音的起振。 - **五次及更高泛音的抑制**：尽管LC谐振电路在五次及更高泛音频率下也呈现容性，但由于等效电容过大，难以满足起振条件，因此这些频率成分被自然抑制。 #### 五、实际应用场景示例 1. **不同电容值的影响**： - 使用标准晶振（+4PPM）时，若外接电容为默认值，则测量频率偏移较大（+8.23PPM）。更换外接电容至18pF后，测得频率偏差减小至+4.99PPM，匹配效果良好。 - 更换另一标准晶振（-10.1PPM）并保持18pF外接电容不变，测得频率偏差为-7.22PPM，同样显示匹配良好。 2. **结论**：基于测试结果，推荐使用18pF的外接电容。这表明适当调整LC参数（特别是电容值）对于优化泛音晶振的工作性能至关重要。 合理选择LC参数对于设计高效的泛音晶振电路至关重要。这不仅可以确保电路仅保留所需的泛音频率，还能提高系统的整体性能和稳定性。在实际应用中，应根据具体需求仔细调整LC参数，以达到最佳效果。