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AT切型圓片石英晶體元件的設(shè)計(jì)
一、晶片直徑的確定
首先要考慮所規(guī)定的晶振盒能容納石英片的最大尺寸,再設(shè)計(jì)滿足此條件的石英片直徑。石英片的直徑大小對(duì)石英晶體元件的活力和寄生振動(dòng)有很大影響。AT切型的寄生振動(dòng)主要包括xy’彎曲、y’面切變和xy’伸縮等三種振動(dòng)。如果主振動(dòng)頻率與上述三種振動(dòng)之一的高次泛音頻率接近時(shí),就出現(xiàn)強(qiáng)耦合作用,引起活力突變或頻率跳躍等現(xiàn)象。這種現(xiàn)象在AT切型石英晶振的低頻端及邊比Φ/t小的情況下容易出現(xiàn)。所以當(dāng)Φ/<20時(shí),就應(yīng)該嚴(yán)格控制直徑Φ的尺寸。
AT切型圓形片的直徑大小與上述三種寄生振動(dòng)頻率的關(guān)系式為:
式中:
Φ—晶片直徑(mm)；
n彎—xy’彎曲振動(dòng)的泛音次數(shù)，取偶數(shù)；
n面—y’面切變振動(dòng)的泛音次數(shù)，取奇數(shù)；
n伸—xy’伸縮振動(dòng)的泛音次數(shù)，取正整數(shù)；
當(dāng)n彎為偶數(shù)時(shí)，主振動(dòng)與x y’彎曲振動(dòng)有強(qiáng)耦合作用：n面取奇數(shù)時(shí)，主振動(dòng)與y’面切變振動(dòng)有強(qiáng)耦合作用；當(dāng)n伸取正整數(shù)時(shí)，主振動(dòng)與xy’伸縮振動(dòng)有強(qiáng)耦合作用。因此(3.4.1)中所確定的有關(guān)直徑的數(shù)值在AT切型石英晶體諧振器晶片的設(shè)計(jì)中不能采用。
例如,設(shè)計(jì)HC-49/型4000KHz的AT切型石英片的直徑。
當(dāng)f彎=f面=f伸=4000KHz時(shí)，用不同的泛音次數(shù)代入式(3.4.1)所得三組直徑,如表3.4.1所示,從表中看出。當(dāng)Φ=8.48~8.68mm時(shí),主振動(dòng)可避開(kāi)與上述三種寄生振動(dòng)的耦合,再考慮所規(guī)定的石英晶體盒尺寸和基座組支架的尺寸,可以選取Φ8.65-0.05mm較好。通過(guò)上述方法所得結(jié)果還要經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證。
表3.4.1三組直徑系列值
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