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更多>>KVG晶振集團石英晶振技術介紹從切角到設計一步到位
來源:http://diginow.com.cn 作者:康比電子 2018年06月19
康比電子是專業(yè)從事石英晶振、貼片晶振、有源晶振、壓電陶瓷諧振器的高科技企業(yè)、集石英晶振、陶瓷諧振器、有源晶振的研發(fā)、設計、制造、營銷和服務為一體,擁有萬級凈化廠房、國際先進的生產設備、專用檢測儀器、最新工藝及專業(yè)技術人員二十名。產品廣泛應用于安防監(jiān)控系統(tǒng)、智能手機、衛(wèi)星GPS、汽車音響、車載電臺、汽車防盜報警系統(tǒng)、平板電腦、數(shù)字電視接收器、通訊設備、電波鐘表、電腦、電子數(shù)碼等高科技行業(yè)產品。下面給大家講解關于石英晶振技術.
石英晶體,切角 壓電材料,特別是石英晶振,具有將電能轉換成機械能的性質,反之亦然。在技??術應用中,通過施加交變電場來利用這種效應,這將導致材料振動并隨后發(fā)生機械共振。這種電氣反應允許用作具有非常高的品質因數(shù)Q和低溫度系數(shù)的電諧振器。
不同的石英晶體切割可以制成具有不同的性質。切口由圍繞晶軸的兩個旋轉角度phi和theta定義。最常見的切割是單旋轉AT切割(φ= 0°)和雙旋轉SC切割(φ= 22°)。兩種情況下的θ角都在34°左右。其他雙旋轉切割如MSC-,IT-,F(xiàn)C-,LD-也適用于特殊應用。
石英諧振器
石英晶體諧振器的有源元件是一種機械振動板(“晶體元件”),由單晶石英切割而成,晶體軸線精確定向。諧振器在高真空下鍍上鋁,銀或金電極,并用冷焊或電阻焊接工藝氣密密封到合適的外殼中。元件的物理尺寸及其與軸的方向將決定共振頻率,其初始精度,電氣性能和溫度系數(shù)。KVG晶振集團生產AT-和SC-Cut晶體(以及其他),這是使用最廣泛的切割方式,可提供800kHz至300MHz的頻率范圍,并具有出色的頻率溫度特性。
晶體的頻率與元件的厚度成反比。對于機械加工,對于在基模上工作的晶體,這導致約50MHz的上限頻率。為了在基本模式下達到更高的頻率,KVG還產生化學蝕刻的反向模糊晶體,其中諧振器的中心部分被蝕刻以具有低至10微米的厚度。
諧振器設計 許多不同的參數(shù)對最終的諧振器性能有影響。元件的厚度和直徑,電極直徑,電極材料以及支架,密封方法等。晶振元件可以制造成平面平面或輪廓(具有斜面,平凸或雙凸)。輪廓是防止邊緣效應所必需的??梢栽诰w元件的一側或兩側上制造曲率半徑以將能量俘獲在諧振器的中心。誘捕也可以通過批量加載進行。
基本模式和泛音模式
高頻晶體在厚度剪切振動中振動,可以在基本或奇數(shù)諧波模式下激勵。泛音晶體的運動電容C1n隨著泛音的階數(shù)n而減小,并且近似地由C n C n 1 11 >> 2給出。因此泛音晶體的CO / C1比率比在基本模式下工作的晶體大得多,并且牽引范圍減小了大約n3倍。VCXO振蕩器使用的晶體需要較寬的牽引范圍,因此在基本模式下工作。
不需要的響應和不和諧(雜散模式)
所有晶體諧振器為每個泛音產生一個主要模式,該主要模式是厚度剪切振動以及不希望的響應,這是諧振頻率以上的非諧波厚度剪切模式。除了常用的厚度剪切C-模式外,另一種稱為B模式的厚度剪切模式存在。它具有比C模式更高的頻率和更低的運動阻力,但溫度系數(shù)更大。有時需要過濾該模式以使振蕩器工作在C模式。其他不需要的模式是剪切,彎曲,厚度和扭曲振動,可能出現(xiàn)在所需的共振頻率之上和之下。使用正確的振蕩器設計,不需要的模式很少會引起問題 接近諧振頻率的不需要的模式會影響振蕩器的啟動行為,或在操作過程中導致轉換到錯誤的頻率。其他不希望的影響是由不需要的模式引起的溫度頻率和電阻驟降。通常將雜散模式指定為非諧波模式的諧振電阻與主模式電阻的比率。KVG晶振必須具有關于測試電路(例如,π網絡或測量電橋)和雜散模式頻率范圍的詳細信息。
等效電路
在諧振頻率附近,晶體單元由圖8中所示的兩個電極表示。
CO:并聯(lián)電容(電極,晶體支架,引線和外殼之間的電容)
C1:運動電容(表示機械彈性)
L1:運動電感(表示機械慣性)
R1:運動電阻(表示機械損耗)
圖9顯示了幅度和相位與石英晶振周圍頻率的響應。共振頻率由下式給出:
石英晶體,切角 壓電材料,特別是石英晶振,具有將電能轉換成機械能的性質,反之亦然。在技??術應用中,通過施加交變電場來利用這種效應,這將導致材料振動并隨后發(fā)生機械共振。這種電氣反應允許用作具有非常高的品質因數(shù)Q和低溫度系數(shù)的電諧振器。

石英諧振器


諧振器設計 許多不同的參數(shù)對最終的諧振器性能有影響。元件的厚度和直徑,電極直徑,電極材料以及支架,密封方法等。晶振元件可以制造成平面平面或輪廓(具有斜面,平凸或雙凸)。輪廓是防止邊緣效應所必需的??梢栽诰w元件的一側或兩側上制造曲率半徑以將能量俘獲在諧振器的中心。誘捕也可以通過批量加載進行。
基本模式和泛音模式

不需要的響應和不和諧(雜散模式)
所有晶體諧振器為每個泛音產生一個主要模式,該主要模式是厚度剪切振動以及不希望的響應,這是諧振頻率以上的非諧波厚度剪切模式。除了常用的厚度剪切C-模式外,另一種稱為B模式的厚度剪切模式存在。它具有比C模式更高的頻率和更低的運動阻力,但溫度系數(shù)更大。有時需要過濾該模式以使振蕩器工作在C模式。其他不需要的模式是剪切,彎曲,厚度和扭曲振動,可能出現(xiàn)在所需的共振頻率之上和之下。使用正確的振蕩器設計,不需要的模式很少會引起問題 接近諧振頻率的不需要的模式會影響振蕩器的啟動行為,或在操作過程中導致轉換到錯誤的頻率。其他不希望的影響是由不需要的模式引起的溫度頻率和電阻驟降。通常將雜散模式指定為非諧波模式的諧振電阻與主模式電阻的比率。KVG晶振必須具有關于測試電路(例如,π網絡或測量電橋)和雜散模式頻率范圍的詳細信息。


CO:并聯(lián)電容(電極,晶體支架,引線和外殼之間的電容)
C1:運動電容(表示機械彈性)
L1:運動電感(表示機械慣性)
R1:運動電阻(表示機械損耗)
圖9顯示了幅度和相位與石英晶振周圍頻率的響應。共振頻率由下式給出:
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