[信息与通信]Z-石英晶体振荡器00002.pdf

SC 切 b 模和 c 模的温度—频率特性 上图是 10MHz 的 3 阶泛音 SC 切谐振器 b 模和 c 模的频率—温度特性。B 模的温度— 频率曲线是单调的，倾角为-25.5ppm/℃。c 模是温度补偿的。温度—频率特性依赖于切角， 泛音，形状等。b 模的频率比 c 模的频率高大约 9.4% 。 这两种模式能同时存在，并且不相互影响。b 模频率能被用来即时显示谐振器的有效体 积的温度。由 b 模和 c 模频率激励的双模已经被用来温度补偿。然而，在必威体育精装版的工作中，由 c 模的基模和三阶泛音激励的双模显示了其优越性。 振动位移 在双旋谐振器（θ≈ 35 ° 和 ϕ 0 °）的振动中，一部分位移垂直板平面。通过控制ϕ 角，我们就能控制平行于板平面与垂直板平面的位移比。 用于判断液体的性质的传感器就基于这个。在液体中，垂直板平面的那部分位移传播衰 减压缩波，同时平行板平面的那部分传播衰减剪切波。通过双旋谐振器的频率改变能确定甘 油溶液的浓度变化。对于每一个浓度，通过逐渐增大的 ϕ角能够觉察到频率改变。 阻抗与电极层厚度 AT 切，f1=12MHz ，光滑表面，直径为 1.2cm （0.490 ″）的银电极 谐振器的封装 等效电路 由图所示机械振动系统和电路可以用 同一微分方程来描述，所以他们是等效的。 质量、弹簧和减振元件（即缓冲器）相当于 电感器、电容器和电阻器，驱动力相当于电 压。质量位移相当于电容充电，而速度相当 于电流。 晶体谐振器是一种通过压电效应把电 世界联系起来的机械振动系统，在下一页的 谐振器（简化）等效电路（振动模式之一） 中，C0 称为“分路”电容，它是由晶片上的 电极引起的（加上晶体壳产生的寄生电容）。 电路中的 R1、L1 和 C1 是由晶体机械振动产 生的“动态臂”。C0 与 C1 之比是衡量晶体中 贮存的电能和机械能之间相互转换，即压电耦合系数K 的度量，而 C1 是衡量晶体“稳定性”， 即它的可调性的度量，见下一页等效电路方程。当把直流电压加在谐振器电极上时，C0/C1 也是衡量电极形成的电容器中所贮存电能和压电效应晶格应变产生的晶体弹性应变贮存能 ( )2 之比的度量（令γ C / C ，于是f −f ≈f / 2γ ，2γ πn / 2K ，式中 N=1,2,3 … 0 1 A B R 为泛音次数）。 石英晶体谐振器与分立元件 R,L,C 形成的槽路相比，其优点是，晶体比用一般分立元件 构成的电路稳定的多，Q 值也高得多。例如，一个 5MHz 基模 AT 切晶体可以为 C1 = 0.01 pF, 6 L1 = 0.1 H, R1 = 5 Ω, Q = 10 。由于接在该电容器上得引线的贡献大约仅稍大于0.01pF，因 此，就不使用 0.01pF 的电容器。同样，0.1H 电感器实际应当是大的，它必然包括大量的匝 数，应当是超导的，使其电阻小于 5Ω。 谐振器等效电路