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《石英晶体元件固有特性和在振荡电路中的应用-蔡正祥》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、石英晶体元件固有特性和在振荡电路中的应用北京无线电测量研究所蔡正祥文摘石英晶体元件在航天产品中应用十分广泛,文中介绍了晶体元件的固有特性和常用的几种振荡电路形式,并说明了应该注意的问题。主题词石英晶体元件AT切晶体固有频率振荡电路应用石英晶体是机电耦合元件,是一个振动1引言体,存在多种振动模式,最通常的振动模式石英晶体元件在航天产品中应用十分广有:泛,大多作为时间频率的基准信号。了解和掌a.弯曲握晶体的固有特性以及晶体元件与振荡电路b.伸缩之间的正确、合理配接问题,是保证产品质量c.面切变和可靠性的重要方面。d.厚度切变按国军标生产的AT切厚度切变振动元2晶
2、体固有特性件——石英谐振器(简称AT切晶体),其振动频率与晶体片厚度有关,频率方程为:明显。一个工艺参数的优化问题。关于这方面工作还进行系统的研究。4结论参考文献1戴永耀,碳/碳复合材料及其在航空上的应用前景,材料工程,1993,11,434.1在沥青基碳/碳复合材料的制作过程中,2杨爱玉等,国外碳/碳复合材料致密化工程的最新进展,压力对提高密度有明显作用,一般压力越高,宇航材料工艺,1997,4,20所得制件的密度越大。3崔红等,C/C复合材料界面及其对性能的影响,宇航材料4.2工艺循环次数越多,所得碳/碳复合材料工艺,1996,2,69的密度也越高,但这
3、种效果是有限的。一般超4上海化工学院编,煤化学和煤焦油化学,上海人民出版社,1976,225过四次充填后,密度变化已很小。5V.Liedtke,Carbon,1996,34,10674.3一般地说,压力越高,碳化收率越高,所6J.D.Buckley,D.D.Edie,Carbon/CarbonMaterialsand得制件密度也越大,但过高的压力反而会降低Composites.NoyesPublications,1993,114〔7〕碳/碳复合材料的某些物理性能,所以存在7V.Krebs,Carbon,1995,33,645-65122航天工艺1998年第6
4、期NC′66应尽可能设计在2.9MHz以上。fn=N=1,3,5⋯⋯2t1.2晶体等效电路参数及意义式中:t—晶体片厚度2.2.1晶体等效电路的描述如图2所示。N—泛音次数′C66—弹性常数—晶体材料密度一旦厚度确定,晶体频率就确定,但同时也存在1、3、5等多次泛音频率,这一固有特性如图1所示。图2晶体的等效电路2.2.2等效电路参数L1—动态电感,表示石英晶体的振动质量C1—动态电容,表示石英晶体的机械弹性R1—动态电阻,表示石英晶体振动时能量损耗图1晶体的频域特性C0—静电容(并电容)表示以晶体材料为介质,由二个电极形成的电容。2.1晶体定义说明等效
5、电路成立的条件是晶体必须处在谐2.1.1基频晶体元件:振子设计在给定振动振状态,其工作频率在谐振频率附近。因此当模式的最低阶次上的晶体元件。晶体的基频被激励,基频等效电路成立,当晶2.1.2泛音晶体元件:振子设计在比给定振体的泛音谐振被激励,泛音等效电路成立,不动模式最低阶次要高的阶次上的晶体元件。管基频或泛音是否被激励,静电容C0始终存2.1.3泛音次数(N):将给定振动模式的逐在。动态电阻R1表示振动时的能量损耗,通常次泛音从基频作为“1”开始分配以一系列递情况下此电阻阻值在基频时最小,三次泛音其增的整数,这些数就是泛音次数。通常生产的次,泛音次数越高其
6、阻值越大。厚切变振动模式的晶体其泛音次是接近泛音在等效电路分析、计算和测量中,常把晶频率与基频频率之比的一个整数。体等效电路变换成如图3所示:用Re表示电2.1.4寄生频率:在主谐振频率附近(一般应路中的能量损耗,Re为等效电阻。远离200KHz以外)存在寄生谐振,而且可能存在一个或几个频率点,谐振电阻较大。国军标中规定寄生频率的谐振电阻应大于主谐振电阻的2倍以上。2.1.5其它振动模式:在远离基频的低频段,可能存在着另一种振动模式的谐振频率点。它图3等效电路的变换是由于晶片直径厚度比不够大(通常应大于20)而产生。所以国军标中提倡J3晶片的频率航天工艺19
7、98年第6期23所采用的电路形式,负载电容大小,确切地提fs—串联谐振频率=1/(2L1C1)这是出晶体技术性能指标,以充分发挥晶体元件的在晶体振荡电路中经常应用的一个频率,串联优越性。型振荡电路就是工作在晶体的串联谐振频率上。在图3等效电路中有时常用fr表示谐振频3晶体元件在振荡电路中的应用率,fr是零相位频率,在测量中经常应用,则jxe=0。3.1基频晶体振荡电路在Re很小或忽略不计的情况下fs=fr,在3.1.1双门振荡电路通常情况下这两个频率是十分接近的,由于篇为了获得可靠的基频振荡电路,防止泛音幅所限,这些概念分析这里不作赘述。频率被激励起振的可
8、能性,除选用基频等效电fp—并联谐振频率也称反谐振频
