AT切型圆片石英晶体元件的设计
一、晶片直径的确定
首先要考虑所规定的晶振盒能容纳石英片的最大尺寸,再设计满足此条件的石英片直径。石英片的直径大小对石英晶体元件的活力和寄生振动有很大影响。AT切型的寄生振动主要包括xy’弯曲、y’面切变和xy’伸缩等三种振动。如果主振动频率与上述三种振动之一的高次泛音频率接近时,就出现强耦合作用,引起活力突变或频率跳跃等现象。这种现象在AT切型石英晶振的低频端及边比Φ/t小的情况下容易出现。所以当Φ/<20时,就应该严格控制直径Φ的尺寸。
AT切型圆形片的直径大小与上述三种寄生振动频率的关系式为:
式中:
Φ—晶片直径(mm);
n弯—xy’弯曲振动的泛音次数,取偶数;
n面—y’面切变振动的泛音次数,取奇数;
n伸—xy’伸缩振动的泛音次数,取正整数;
当n弯为偶数时,主振动与x y’弯曲振动有强耦合作用:n面取奇数时,主振动与y’面切变振动有强耦合作用;当n伸取正整数时,主振动与xy’伸缩振动有强耦合作用。因此(3.4.1)中所确定的有关直径的数值在AT切型石英晶体谐振器晶片的设计中不能采用。
例如,设计HC-49/型4000KHz的AT切型石英片的直径。
当f弯=f面=f伸=4000KHz时,用不同的泛音次数代入式(3.4.1)所得三组直径,如表3.4.1所示,从表中看出。当Φ=8.48~8.68mm时,主振动可避开与上述三种寄生振动的耦合,再考虑所规定的石英晶体盒尺寸和基座组支架的尺寸,可以选取Φ8.65-0.05mm较好。通过上述方法所得结果还要经过试验验证。
表3.4.1三组直径系列值
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