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石英晶體AT切型圓片切角φ1的選擇

來源：金洛鑫瀏覽：- 發(fā)布日期：2018-06-27 17:19:18【大中小】

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有沒有發(fā)現(xiàn)如今高科技甚至是黑科技型電子產(chǎn)品越來越多，而且功能非常多也很新穎，帶來這一切的是我們非常熟悉的石英晶體。所以才會(huì)在晶振被大量應(yīng)用一百多年后，仍然有一些國家還在研究可以制造出更穩(wěn)定，性能更強(qiáng)，產(chǎn)量更大的貼片晶振技術(shù)。諧振器和振蕩器的振蕩電路設(shè)計(jì)很重要，但首選是先確認(rèn)好切型和切角。

AT切型圓片切角的選擇應(yīng)根據(jù)技術(shù)要求而定，一般按照工作溫度的要求，大體分為如下所述的三種情況。

1.在常溫下工作的石英晶體元件：

這種石英晶體諧振器的工作溫度范圍較窄,一般選擇零溫度系數(shù)點(diǎn)與拐點(diǎn)重合的溫度Tinf=20~30℃為參考溫度,它的頻率溫度特性方程為：

零溫度系數(shù)點(diǎn)與拐點(diǎn)重合的切角就是零溫度系數(shù)切角,或稱為基準(zhǔn)角。圖3.4.4給出了AT切型圓片零溫度系數(shù)切角φ1隨直徑和頻率變化的關(guān)系曲線，以供設(shè)計(jì)時(shí)參考

2.在寬溫度范圍內(nèi)工作的石英晶體元件

這種石英晶振元件的工作溫度范圍一般為-20~+70℃，因此，只有當(dāng)頻率溫度特性曲線存在兩個(gè)極點(diǎn)時(shí)，才能滿足要求，通常選拐點(diǎn)溫度Tinf≈/25℃為參考溫度。它的頻率溫度特性方程為：

其中要求一級(jí)溫度系數(shù)a0的數(shù)值很小,可根據(jù)貼片晶振工作溫度范圍及溫度頻差按表3.2.2來選擇相對于基準(zhǔn)角的中心角,再按圖3.4.4及石英片的頻率和直徑確定基準(zhǔn)角φ0,則:

設(shè)計(jì)中心角φ1=基準(zhǔn)角φ0+φ1’-△φL△φL是C0、CL對f—T特性影響而進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男拚?。在初步確定設(shè)計(jì)中心角后,還要經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

3.在恒溫槽內(nèi)工作的石英晶體元件

圖3.4.5 AT切割石英片的頻率溫度系數(shù)的零值與溫度(T)和石英片與光軸Z傾斜角的關(guān)系曲線(4~7MHz平凸片)

若工作溫度規(guī)定為+60℃±5℃的石英晶體元件，或?qū)ο蛏戏D(zhuǎn)點(diǎn)有要求的溫補(bǔ)晶振用的石英晶體元件，這就要求零溫度系數(shù)點(diǎn)為+60℃，AT切型頻率溫度特性曲線中的兩個(gè)翻轉(zhuǎn)點(diǎn)(向下翻轉(zhuǎn)點(diǎn)Tm和向上翻轉(zhuǎn)點(diǎn)Tn)都是零溫度系數(shù)點(diǎn)，一般是以向上翻轉(zhuǎn)點(diǎn)Tn為參考溫度,頻率溫度特性方程為：