石英晶體振子是振蕩器中的重要元件,晶體的頻率(基頻或n次諧波頻率)及其溫度特性在很大程度上取決于其切割取向.石英晶體諧振器的基本結(jié)構(gòu)(金屬殼)封裝及其等效電路.石英晶振有天然的也有人造的,是一種重要的壓電晶體材料.
當使用標準Spice時,對于與溫度相關(guān)的晶體模型的建模存在某些限制.通常用于石英晶體模型電阻器,電感器和電容器的元件僅提供二次溫度系數(shù)(圖1).
此外,無法將溫度作為原始Spice中的全局變量進行訪問.因此,只能在一個溫度下對晶振進行建模.
但是,現(xiàn)在,可以通過Pspice8.0版中的ABM源訪問全局變溫來模擬石英晶體的溫度特性.用一個使用受控電流和電壓源的電感器模型替換電感器非常重要.當使用其他仿真軟件(如ICAP/4)時,電感的值可以用直接訪問全局溫度變量的公式代替.但是,在Pspice模擬中,有必要采用環(huán)形方法,使用受控源來實現(xiàn)目標.
用于石英晶體的與溫度無關(guān)的Spice模型在Lisitng1中給出.該模型代表圖1的等效電路.頻率確定元件是串聯(lián)諧振電路C1和L1.因此,可以通過改變C1和/或L1的值來觀察頻率的溫度依賴性.
圖一
晶振的每個參數(shù)通常都與溫度有關(guān)(晶體頻率,C0,C1,R1,......).模擬中C1和C0的變化可以忽略不計.實際晶體的串聯(lián)電阻R1的變化不能用簡單的公式來描述.因此,我們假設(shè)模型的溫度無關(guān)的R1值,并假設(shè)C1和C0的值在整個溫度范圍內(nèi)是恒定的.因此,溫度的頻率變化通過電感值的變化來實現(xiàn).不幸的是,用一個包含全局變量溫度的公式來簡單地替換電感值是不可能的.因此,整個電感器必須由ABM源替換.該ABM源允許在Pspice版本8中使用全局變量溫度.圖2).
電感器L1已經(jīng)被電流源G3代替,電流源G3本身具有鏡像功能,用于在工作點通過參考電感器L3的電流.測得的電壓V(out,in)乘以一個因子來改變電感的值.使用電壓源E5構(gòu)建的該因子是根據(jù)諧振器的立方溫度特性的溫度相關(guān)函數(shù).
該晶體模型的庫文件具有以下結(jié)構(gòu),如清單2所示.TeleQuarz提供了一個小程序來簡化該模型的構(gòu)建(圖3).該程序生成具有眾所周知的等效電路的貼片晶振模型,包括晶體參數(shù)的影響：頻率,負載電容,C1,R1和C0.作為一種選擇,該程序還可以生成所謂的“擴展Pspice溫度模型”,包括石英晶體的溫度系數(shù).
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