ISM-RF产品的晶体计算

许多工业/科学/医疗 （ISM） 频段射频 （RF） 产品使用晶体振荡器为基于锁相环 （PLL） 的本振 （LO） 生成基准。本教程提供了ISM-RF晶体计算器的基本说明，可用于计算对此类LO的晶体频率精度和启动裕量的各种影响。

ISM-射频晶体计算器

ISM-RF晶体计算器分为许多工作表，这些工作表涉及与晶体振荡器相关的各种计算，并提供有关晶体本身的参考信息。

说明表

此选项卡提供计算器工作表上使用的格式约定的摘要，以及其他选项卡的简要说明。

计算器表

如说明表中所述，计算器工作表有两个主要部分：用于数据输入的产品信息部分，以及显示输入参数结果的三个计算部分。“产品信息”区域有三种背景颜色，用于表示该部分中不同类别的数据。还有一些特定的单元格（以红色轮廓显示）需要用户输入，从而提供用于后续计算的变量值。

橙色部分包含与应用计算的Maxim ISM无线电产品相关的信息。此部分的顶部是一个下拉框，用于选择要计算的目标设备。以下行显示器件的内部电容 （C国际） 与 XTAL 引脚、PLL 分频比、IF 频率（用于接收器）以及 315MHz 和 433.92MHz 工作的建议晶体参考频率有关。提供了一个自动宏，它将复制 f0值低至晶体频率部分（单元格 C23）。（注意：需要在电子表格中启用宏才能使用此功能。

蓝色部分包含有关印刷电路板（PCB）和晶体振荡器电路的信息。它包括寄生电容的估计值（C㩱）和两个用于进入分流的单元（C分流） 或串联电容值 （C爵士).设计通常提供一对并联或串联电容器，每个引脚一个，因此该条目假定并联或串联电容器使用相同的值。提供了参考图来说明电容器连接。

绿色部分显示晶体本身的数据。一对下拉框可用于简化各种供应商表中的晶体选择。还提供了自动宏，允许用户轻松地将晶体供应商的电气特性从参考列复制到用户输入部分。（免责声明：有关最新规格，请与晶体供应商的数据表确认。如果用户有规格表中提供的晶体参数，则可以手动将其直接输入到以红色勾勒出的电池中。分流电容值 （C0）、最大等效串联电阻 （ESR） （R1）和运动电容（C1）是晶体设计所固有的。运动电感（L1） 是晶体系统的计算属性。提供了显示基本晶体模型的参考图来说明这些特性。负载电容（CL-规格）和晶体频率（f0） 是晶体供应商用于针对指定工作频率的参数。

图1.计算器工作表。

通常，晶体供应商会提供指定标称工作频率（f0）、被测负载电容（CL）、最大置信噪比（Rr），偶尔还有分流电容（C0）（通常也是最大参数）。实际并联电容往往小于规定最大值的一半，ESR通常位于指定最大值的1/4至1/3。运动电容（C1） 往往取决于切割角度，这通常不提供。其他特性，如老化和寿命稳定性、存储、焊接、工作温度以及工作公差，可在晶体数据表中提供。但是，这些不在此计算器中进行评估。

工作表的下半部分提供了负电阻和晶体拉力的计算。还有第三个计算部分专门用于MAX1479幅度移键控（ASK）/频移键控（FSK）发送器。

负电阻计算用于帮助确定启动晶体振荡是否存在任何问题。负电阻的计算公式源于振荡器跨导增益、振荡频率和端子电容：

在此电子表格中，负电阻 （-RMOT） 会自动以绿色或红色突出显示。突出显示的颜色取决于 -RMOT 值与启动裕量乘以 ESR。使用启动裕量 4，如果 |-RMOT|< 4 × ESR，则负电阻将为红色。我们建议调整设计以在晶体上提供较少的容性负载，这反过来又增加了负电阻的大小，从而增加了引发振荡的可能性。

牵引计算根据系统设计参数确定载波频率可能偏离目标的程度。计算晶体拉力的公式基于晶体的运动电容和实际与规定的总容性负载：

实际载波频率（fRF-ACTUAL） 有助于确定系统对最终射频的影响。

图2.计算器工作表的拉力计算和MAX1479 FSK计算部分。

如前所述，MAX1479 FSK计算部分可以根据系统设计参数提供FSK偏差的估计值。MAX1479使用内部开关电容迫使晶体振荡器改变，从而提供产生FSK调制的方法。

Neg-R 曲线和温度和角度表

可以使用各种其他图来确定晶体振荡器的工作特性和经验极限。提供数据表和绘图以直观地解释这些晶体特性。

Neg-R 曲线表上生成的数据使用计算器表中的值来构建基于各种分流电容 （C0） 和负载电容 （CL） 值（参见图 3a）。

在温度和角度表上找到的数据用于描述温度和工作频率之间的内在关系，并具有给定的石英晶体切割角度。此工作表上的值来自工作表下方的绘图和行业文献。

图3.（a） Neg-R 曲线工作表和 （b） 温度和角度工作表。

NDK 晶体、Crystek 晶体、HKC 晶体和 Raltron 晶体片

这些片材上为各种供应商提供了晶体电气特性。许多值与主计算器工作表上的自动查找功能一起使用。有关最新规格，请使用供应商的数据表进行确认。

审核编辑：郭婷