石英元件振荡回路参数与名词说明

Spurious Modes (副波模式)

石英晶体具有许多振动模式(基本波振荡模式/Fundamental mode & 三倍频振荡模式/3rd Overtone mode),包含其他不需要的振动模式(Unwanted mode)。
而这些不需要的振动模式被称为副波模式(Spurious Modes),可以透过石英晶片、晶片电极面/金属镀层量的设计调整,来抑制这些不需要的振动模式产生,当副波模式的讯号强度跟主要振动模式接近时,会造成毛刺响应(Spurious response)的现象。


1.png

在这样的情况发生时,振荡模式可能会在毛刺的特性下振荡,而不是在主要振动模式上运行,这称为跳频模式(Hopping)。

副波模式大多定义为,毛刺特性与主要振荡模式之间的阻抗比或是 dB抑制比。当阻抗比控制在 1.5 或 2 到1之间的范围时,足以让大多数振荡器避免跳频模式的产生。若是以dB值做为控制范围定义时,约是在-3dB到-6dB的范围。

以基本波为主的振荡模式可以有效达到最佳副波抑制的效果。而在频率特性/牵引率(Pullability)特性要求下,使得在追求更高C1值的特性时,因而牺牲了副波模式抑制效果,使得以奇次谐波为主的泛音振荡(Overtone)模式变的更难控制与设计,而在加入合适的滤波线路设计之后,可以将副波模式的影响抑制低至-40dB,以满足基本振荡模式以及低C1特性要求。

副波模式通常会发生在低于主振荡模式几百kHz的部份。

然而泛音响应(Overtone response)的特性也是会影响振动模式 (例如,从基本波振荡模式跳频到3倍频的振荡模式),所以在部份的振荡回路设计是需要对于泛音响应(Overtone response)的抑制状况进行明确的规范,同时也需适时的对于振荡回路进行优化设计。

2021-10-07