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首頁晶振行業(yè)動態(tài) AT切割晶振晶體板面剪切振動的頻譜圖和頻率溫度特性

AT切割晶振晶體板面剪切振動的頻譜圖和頻率溫度特性

來源：http://www.sportsnewsinstant.com 作者：億金電子 2019年05月07
         基于Mindlin板的理論,得到AT切割石英晶體板面剪切振動的頻譜圖,以及面剪切振動的頻率溫度特性結(jié)果,并且與實際樣品的量測值進行比對.TXC晶振公司分別以三維精確理論和一階板的理論對AT切割石英晶體板Z軸方向面剪切振動進行理論推導(dǎo),計算出的頻譜圖可幫助晶片設(shè)計人員選擇合適的晶片尺寸來避開厚度剪切振蕩和面剪切振蕩的偶合.
        AT切割晶振晶體板面剪切振動的頻譜圖和頻率溫度特性分析.溫度特性對石英晶體諧振器來說至關(guān)重要,本文通過理論推導(dǎo)得出了Z軸方向的面剪切振蕩的頻率溫度特性結(jié)果,這部份的結(jié)果結(jié)合頻譜圖可以幫助晶振晶片設(shè)計人員找到在一定的溫度范圍內(nèi)都無偶合情況出現(xiàn)的晶片尺寸.

石英晶體板的截面圖
        AT切割晶振晶體因為其良好的頻率溫度特性被廣泛地應(yīng)用于壓電諧振器的制作中.它所利用的振動形態(tài)是位移與1x（對角軸）方向平行的厚度剪切振動模態(tài).然而石英晶體是各向異性的材料,晶體板的振動除了厚度剪切振動模態(tài)以外還存在很多不被需要的寄生模態(tài).在實際的石英晶體諧振器的設(shè)計中,如何選擇好合適的石英晶振晶體板的尺寸來避開寄生模態(tài)和厚度剪切振動模態(tài)的偶合,是工程技術(shù)人員最關(guān)心的問題.
        面剪切振蕩是最早期被發(fā)現(xiàn)的寄生模態(tài)之一,關(guān)于它的理論推導(dǎo)早在70年代就已經(jīng)由Mindlin提出.Mindlin對面剪切振動模態(tài)的推導(dǎo)是基于三維理論的基礎(chǔ)上進行的,為了能用較為簡單的表達式來表達出解的形式,對石英晶振板的模型進行了簡化,并且為符合自由邊界條件,還假設(shè)板的橫截面不再是矩形,而是存在一定傾斜角（Mindlin Angle）的平行四邊形.

典型石英晶體板的模型圖
        在這篇論文中,TXC Crystal對Mindlin的推導(dǎo)過程進行了說明,同時我們利用一階板的理論也對面剪切振動進行了推導(dǎo),而模型的假設(shè)不需要有Mindlin Angle.然后,利用三維理論和一階板理論的推導(dǎo)結(jié)果分別計算出了頻譜圖.設(shè)計人員可根據(jù)它選擇到避開兩模態(tài)偶合的晶體板3x方向尺寸外對根據(jù)兩種理論計算出的頻譜圖的比較,也說明了兩種理論間的異同點.
        石英貼片晶振,石英晶體諧振器正在被廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域.對于產(chǎn)品特性的要求也逐步提高,特別是產(chǎn)品的溫度特性,越來越被客戶所重視.目前石英晶體,貼片晶振的產(chǎn)品設(shè)計不但要排除常溫下寄生模態(tài)和厚度剪切振蕩的偶合,還要考慮產(chǎn)品被應(yīng)用的溫度范圍的情況.
        本文在一階板理論推導(dǎo)的基礎(chǔ)上,考慮熱膨脹系數(shù)和熱彈性系數(shù),計算了面剪切振蕩的頻率溫度特性結(jié)果,通過這個計算可讓設(shè)計人員掌握晶振面剪切振蕩形態(tài)隨溫度的變化形態(tài),方便在設(shè)計時在常溫下避開模態(tài)偶合的同時也能預(yù)估產(chǎn)品在應(yīng)用的溫度區(qū)間模態(tài)的偶合情況.實際產(chǎn)品量測結(jié)果也包含與此論文中,以便對理論計算和實際量測結(jié)果的差異進行比較.更多相關(guān)信息內(nèi)容歡迎登入億金官網(wǎng)查看了解.
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