简述晶振的定向角和振动模式

石英晶体一直生长在高溶解度领域中,石英的生长过程由当地地区温度系统控制着,使得较高温度存在于溶解区中而较低温度存在于生长区中,石英晶体利用其本身具备的压电特征在现代通信设备:收发仪器,电话传真,网络数据连接,无线电通信,雷达系统等多层领域中为其提供准确时序频率信号,石英晶体振荡器谐振器是一种高Q值的压电材料,同时也能通过机能转换对其晶体进行各种角度的切割面积.从而获得具有不同振动模式和不同温度特性的各种坯料.

在实际的制造过程中,石英碎片或营养物被放置在长立式钢制高压釜的底部,该高压釜专门设计用于承受高温和高压,沿着基面切成的石英晶片悬浮在种子容器的顶部区域中,加入计算量的去离子水和氢氧化钠颗粒并密封容器,现在施加外部热量以实现两个等温区,特殊的绝缘和精心控制的加热模式对于获得适当的结果非常重要,原石的小石英碎片被苛性碱溶液溶解,图1和图2示出了Z板32.768K石英晶体的取向角,其中对于最常使用的振动模式,晶体单元的第一频率温度系数在正常室温附近变为零.

通常用于石英晶振测量的原子平面(左),精确切割的X射线标准(右)可用于快速校准X射线测角仪,表1示出了由振动模式确定的振动模式,频率范围,方向角,宽度,长度,厚度尺寸和频率之间的关系,从该表确定可用于所需频率的振动和取向角的模式,最重要的是温度控制,因为温度影响营养物的溶解速率,石英在种子上的沉积和区域之间营养物的对流转移,例如,区域之间的高温差导致快速生长,然而,如果温差太高,则会发生种子断层。通过实践经验,建立了约38摄氏度的可行差异.

对振荡器设计的考虑:选择晶体振荡器电路的设计工程师应仔细考虑以下因素,(A)环境变化:晶体具有温度响应性,避免将晶体放置在热点或冷点附近,在稳定性至关重要的情况下,可能需要温控振荡器或烘箱.(B)驾驶水平:所有晶体单元的频率都会随着驱动电平的变化而发生某种程度的变化,因此,指定的驱动电平必须是实际在设备中使用的驱动电平,调整为各种切割所指示的最大驱动水平,如果需要降低驱动电平,请与参考石英晶体振荡器一起指定,在某些情况下,可能需要客户的振荡器电路.(C)操作模式:振荡器电路应设计为以串联或并联谐振模式工作,晶体在串联谐振和负载谐振之间保持稳定的振荡,以电感方式工作的振荡器电路(低于串联谐振)通常是不稳定的.

(D)隔离输出负载:振荡器负载应保持恒定,以防止振荡器后的放大器级产生不必要的无功效应,在需要高稳定性的情况下,可能需要适当的屏蔽,缓冲放大器或中和电路,(E)调节电源:在大多数情况下,晶体振荡器的频率稳定性直接取决于电源的稳定性,因此,电压调节很重要,等效电路参数:通过电极电压激励的轻微阻尼机械振动器的任何模式的特性可以在谐振频率的区域中由等效电路表示,该电路由运动电容(C),运动电感(L)和运动电阻组成,(R)串联,由总并联电容(Co)分流是晶体电极和引脚或引线的静电电容之和,图4中所示的石英单元等效电路的表示.

对于许多电子设备应用,需要通过使用负载电抗元件来提取晶体频率,这是必要的,以便减少制造公差或在锁相环和频率调制应用中,振荡器借助于电子电路,这些振荡在手表的情况下非常精确地控制显示机构,现代振荡器晶体基于如下原理:如果在其表面上施加交流电,则正确安装和支撑的石英晶体将以非常确定的频率机械振动,频率取决于晶体的尺寸:对于AT型切割坯料,晶体越薄,振动频率越高,振动晶体以其共振频率消耗功率.