QUARTZ CRYSTAL CUT的类型

根据与石英棒的不同切割角度,存在不同种类的石英板,例如,AT-,BT-,CT-,DT-,NT-,GT-切割板.由一组欧拉角表示的不同类型的石英切口具有不同的弹性,压电和介电特性,这是设计石英晶体器件的基本参数.最常用的石英切割类型示意性地示于(图1)中.

图1)Z板石英晶体的取向角

(1)振动模式

石英晶体单元的振动模式分为弯曲,延伸,面剪切和厚度剪切模式.表1中列出了通常使用的振动模式和板切割的示意图.基本模式和泛音模式可以在任何类型的谐振器中操作.最常用的是基本模式,但对于厚度型器件,通常也会使用泛音模式,如(表1)所示

(表1)振动模式和切角

(2)频率-温度特性

大多数石英产品用作频率选择和/或频率控制的电路元件,因此器件的频率-温度特性是最重要的参数.频率-温度特性的百万分率(ppm)级稳定性是石英频率装置的另一个优点,即LCR分立元件振荡电路不能以批量生产规模实现.对于通常使用的石英晶体切口,其频率-温度特性如(图2)所示.

(图2)各种石英切口的频率-温度特性.

AT-cut是用于MHz应用的石英器件中最流行的晶体切割.(图3)从+X轴的俯视图示出了AT平面的方向.

(图3)AT平台的方向

(图4)显示了以厚度剪切模式操作的AT切割晶体的频率-温度特性,其中切割角偏差作为参数.结果表明,AT切割石英在很宽的温度范围内具有优异的频率稳定性,因为温度系数的一阶和二阶在此范围内变为零,温度系数仅由三阶函数控制.温度偏差.

afs(i)=A1(Ti-25)^3+A2(Ti-25)^2+A3(Ti-25)+A4

(图6)AT-切割频率 - 温度特性

(3)晶体谐振器的等效电路

(图5)显示了金属罐型和陶瓷SMD型谐振器的示意图及其符号.当在谐振频率区附近工作时,无负载谐振器的电特性可以用Butterworth-VanDyke(BVD)等效电路近似表示,如图3所示.

通过使用(图6)中所示的四个参数,晶体谐振器和由晶体谐振器组成的振荡器的主要电特性描述如下.

(4)共振频率

在文献和产品描述中,有三对共振频率,即"串联共振频率"和"并联共振频率",(fs和fp),"共振频率"和"反共振"频率.,(fr和fa),以及"最大和最小总导纳位"频率,(fm和fn).所有这些都可以从(图7)中给出的集总等效电路参数中获得.谐振频率对的定义和关系可以用(图7)中给出的复数导纳图清楚地表示.

(图7)谐振器的复数导纳

串联和并联谐振频率fs和fp分别通过输入电导(导纳的实部)和电阻(电输入阻抗的实部)最大来确定,如(图7)所示.共振频率fr和反共振频率fa由两个根给出,其中电纳(输入电导纳的虚部)等于零,如(图9)所示.共振频率和反共振频率fr和fa是两个终端应用中的主要关注频率.然而,为了评估谐振器的等效电路,特征频率fs和fp更重要.他们是由

其中,C1和L1分别是动态电容和动态电感,Co是分流支路中出现的静电电容(图5).