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更多>>康比電子身為晶振廠家敘述石英晶振晶片設(shè)計概論
來源:http://diginow.com.cn 作者:kbdzkj 2018年05月11
科技的快速發(fā)展,電子產(chǎn)品,高端智能產(chǎn)品都在隨之增長,而頻率元件制造商也在隨之增長,那么作為一個頻率元件制造商,應(yīng)該知道哪些信息呢?下面就粗略的介紹一下關(guān)于石英片的設(shè)計
一、石英片設(shè)計的概論
1.長方形石英片的形狀、軸向和尺寸
一、石英片設(shè)計的概論
1.長方形石英片的形狀、軸向和尺寸
關(guān)于長方形石英片長度方向的選取有在X軸向和z’軸向兩種情況,參照圖3.6.1。
無論哪一種情況,都是以石英晶振元件的基礎(chǔ)理論為設(shè)計依據(jù),但是為了使石英片的寬度(w)對厚度尺寸(t)之比減小,縮小邊比(w/t)就不能考慮無限平面片了。而是考慮有限平面片。也就是說要考慮有英片端面的影響,具體地說有時候由于端面波的反射,端面異狀位移成厚度切變振動激勵起其它的振動模式。根據(jù)邊比,厚度切變振動與其它振動模式有強烈的耦合,得不到穩(wěn)定的振動,因此必須特別注意。
所以在設(shè)計長方形石英片時,必須考慮到下列各項,以便得到穩(wěn)定的振動:
1)厚度切變振動與其它振動的耦合;
2)貼片晶振頻率溫度特性隨邊比的變化;
3)在某一溫度下,CI死點的存在。
2.頻譜和邊比及頻率溫度特性
長度在X軸向石英片的設(shè)計(邊比在10以下時),應(yīng)該考慮的主振動模式是厚度切變振動和面切變振動等。關(guān)于這些,如以橫軸為邊比,把各振動模式的頻率變化畫成圖來表示,(模式圖)如圖3.6.2。


f—某一邊比下的頻率;¯f—邊比十分大的情況下的頻率;
w—石英片的寬度;t—石英片的厚度。
圖3.6.2長度在X軸向石英片的主振動模式圖
對于圖3.6.2中的情況,在兩種振動模式交點的邊比存在兩種模式的強烈耦合,為此就算是振動強也不穩(wěn)定,應(yīng)該避開這種邊比。為了確定邊比,除此之外,必須考慮頻率溫度特性。除上述交點邊比之外,還有兩種模式耦合(見圖3.6.3),因此石英晶體振蕩器頻率溫度特牛性紊亂,存在一次溫度系數(shù)不等于“零”的邊比,見圖3.6.4。


f—某一邊比下的頻率;f—邊比十分大的情況下的頻率;w—石英片的寬度;
t—石英晶振片的厚度,t=1670/f_khz (黑點的直徑與振動大小成正比)實驗值。
圖3.6.3長度在X軸向石英片的特性曲線

圖3.6.4長度在X軸向石英片的一次溫度系數(shù)實驗值
因此在決定邊比時,要在模式圖上考慮這兩點來設(shè)計石英晶振片,然后查出使在溫度范圍內(nèi)CI死點的邊比,存在C1外點時,梢微變化一出邊比,試驗性地確定最終邊比,這種工藝是必要的。
在實際進(jìn)行設(shè)計時,利用圖3.6.3和圖3.6.4決定邊比的大概值,但是要注意寬度尺寸不要超過外盒的尺寸。
從圖3.6.3以看出,圖3.6.2所小的厚度切變振動,無論在哪種邊比情況下都能得到,但是把圖3.6.3和圖3.6.4結(jié)合起來,就能在特別小的邊比范圍內(nèi)得到穩(wěn)定的厚度切變振動。換句話說,很明顯1次溫度系數(shù)等于零的點不是連續(xù)存在的,而是以邊比大約為3、6、9那樣地周期性地出現(xiàn),另外對于一次溫度系數(shù)隨邊比的變化為邊比越大,一次溫度系數(shù)變化越緩慢。
對于條片寬度的考慮:
(1)要考慮邊比的情況;
(2)寬度尺寸要在外盒內(nèi)尺寸以內(nèi);
(3)為了得到較大的電極面積,要加大寬度尺寸。
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