Lastkapacitanser i en krets påverkar resonansfrekvensen hos en kvartskristall. För att kristalltillverkaren skall kunna justera kristallen till rätt frekvens måste man veta vilken lastkapacitans som finns i kretsen där kristallen används.

Vad är lastkapacitansen?
En kristall kan beskrivas med en ekvivalent elektrisk krets enligt figur 1. Detta gäller i närheten av kristallens resonansfrekvens.

L1, C1, och R1 är elektriska ekvivalenter till trögheten och förlusterna i den mekaniska vibrationen.

C0 representerar strökapacitanser mellan terminalerna och kapacitansen mellan kristallens elektroder.

Kristallen har sin lägsta impedans vid resonansfrekvensen FR och sin högsta impedans vid anti-resonansfrekvensen FA, se figur 2. Mellan dessa frekvenser är kristallen induktiv och kan enklast beskrivas som en induktans och en resistans i serie.

Oscillatorkretsen
En vanlig oscillatorkrets med en kristall är av typ positiv återkoppling. Villkoren för att oscillatorn skall svänga är att fasvridningen i återkopplingen är lika med 360°.

Oftast använder man en inverterare som förstärker och fasvrider signalen 180°. Resterande fasvridning åstadkoms i återkopplingskretsen. En typisk oscillatorkoppling visas i figur 3.

Beräkna lastkapacitansen
Kristallens lastkapacitans kan beräknas enligt formeln i figur 4.

Det är viktigt att skilja på begreppet lastkapacitans och lastkondensatorer. Om lastkapacitansen skall vara 30 pF måste lastkondensatorerna vara på 56 pF eftersom de ligger i serie över kristallen. Det förutsätter att strökapacitansen inte överstiger 2 pF.

Informationen är hämtad ur Kristallära (pdf-format, 78 kB)