讲解AT切型圆片石英晶体元件的设计之晶振片直径的确定

石英晶振晶片直径的设计,选择,确定

首先要考虑所规定的石英晶体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振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,引起活力突变或晶振频率跳跃等现象。这种现象在AT切型的低频端及边比Φ/t小的情况下容易出现。所以当Φ/<20时,就应该严格控制晶振片直径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—晶振晶片直径(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。因此式(3.4.1)中所确定的有关直径的数值在AT切型石英晶振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。当石英晶振晶片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