从晶振结构到振荡频率以及等效电路NDK最全面的解析值得收藏

石英晶体

介绍晶体单元中使用的主要术语。

如表1所示，晶体片以各种模式振动。为了将该机械振动转换为电信号并有效地取出其输出，需要支撑晶体片以便尽可能不抑制振动。
图1显示了厚度剪切谐振器的内部结构的一个例子。晶体片全部支撑并固定在机械振动几乎没有位移的部分上。
此外，它被密封在气密容器中以防止振动器的特性恶化。

图1晶体单元的内部结构

NX3225SA水晶单元	NX8045GB水晶单元

振动外观	切割方向		频率范围（kHz）	频率计算公式（kHz）	容量比（典型值）
厚度滑动振动	接下来 数	AT基波	800-5000 2000-80000	1670 / t 1670 / t	300-450 220
		AT3泛音 AT5泛音 AT7泛音 AT9泛音	20000 90000 40000 130000 10万到20 150,000 230,000	1670×n / t	n²×250 n：泛音顺序
	BT基波		2000-35000	2560 / t	650
弯曲振动（音叉）	+ 2°X		16-100	700×w /l²	450
弯曲振动	XY NT		1至35 4至100	5700×t /l²5000 ×w /l²	600 900
拉伸振动	+ 5°X		40至200	2730 / l	140
轮廓滑动振动	CT DT SL		250-1000 80-500 300-1100	3080 / l 2070 / l 460 / l	400 450 450

对于晶体谐振器，根据使用目的（振荡频率，电特性）选择晶轴的切割方向。图2显示了主要的切割方向。表1显示了振动模式，频率范围和容量比的典型值。 例如，最广泛使用的AT切割板是平行于从Z轴倾斜约35°15'的平面的板。当在基模中激发28MHz晶体单元时，晶体板的厚度约为0.06mm。

石英谐振器被广泛使用，因为它们的振荡频率非常稳定，并且需要具有良好温度特性的那些。
然而，为一个晶体单元切出的晶体片的晶体频率受到与一般材料相同的温度变化的影响，并且振荡频率改变。振荡频率的变化程度（频率温度特性）根据切割方向而变化。图3显示了每个切割方向的典型频率温度特性。图4解释了如何使用典型的石英板AT切割来获得具有良好温度特性的晶体单元。
图4显示了具有不同切割角度的三种温度特性。从图中可以清楚地看出，（2）中的曲线显示了频率相对于室温附近的温度变化的微小变化。例如，对于-10至+ 60℃范围内的应用，可以获得优异的特性。
然而，例如，当在-55至+ 105℃的宽温度范围内使用时，可以通过使用特性（1）来更好地保持频率变化。
因此，必须根据预期目的和温度范围的制造和经济观点确定最合适的温度特性。
图5表示当AT切割的切角改变2分钟时的频率温度特性。切割角度的允许范围由振动器的工作温度范围和该温度范围内的允许频率变化确定。
图6表示切削角相对于频率温度特性标准的允许宽度（实现的难度）。从图中可以看出，存在制造难度水平（成本）和不可实现的区域。

图3主切割方向与频率 - 温度特性之间的关系 图4 AT切割晶体单元的频率 - 温度特性示例 图5 AT切割振动器 图6频率温度特性难以实现频率 - 温度特性

晶体单元的电等效电路通常表示为如图7所示，并且四个等效常数如下所述。 L1：等效串联电感 C1：等效串联电容 R1：等效串联电阻 C0：并联电容	图7晶体单元的电气等效电路
通过使用这些等效常数，可以推导出晶体单元的主要特性。例如，阻抗的频率特性如图8所示。 晶体单元的典型频率和性能如下所示。	图8阻抗与频率特性
一般的晶体振荡器电路是电容性的，负电阻-R和负载电容C如图9大号可以被视为的串联电路。	图9晶体谐振器和振荡电路之间的关系
如果负载电容值是CL并且串联频率分别是fL和fS，则以下关系成立。 图10显示了一个示例。 则为C基波1相比为小值泛音振荡器基波?大号相对于较小的频率变化率。 通常，小谐振器的C1值小于相同频率的大谐振器，因此晶体越小，由负载电容引起的频率变化率越小。 如图9所示，当负载电容器CL与晶体单元串联连接时，等效电阻根据下式增加。	图10阻抗与频率特性