石英晶体的设计应用.ppt

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石英晶体的设计应用
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2
02.
01.
………………………………..……………………….
前言：石英晶体的电子应用范围
石英晶体谐振器
石英晶体振荡器
产品选型
电路设计注意事项
内容目录
石英晶体的电子应用范围
3
谐振器与钟振器的应用范围十分广泛，由低端的玩具产品至高端的卫星通讯都会使用谐振器和钟振器
1
产品的基本应用是提供准确的时基，要产生时基电源是不可缺的，所以像厨房用的机械式定时器是没有使用石英器件的
2
目前我司的石英晶体产品主要分为两类：石英晶体谐振器和石英晶体振荡器（又叫做钟振器），前者行业中一般简称晶体，所谓晶振一般指振荡器
3
石英晶体的电子应用范围
4
军事 & 航空宇宙
通讯
航海
IFF
雷达
传感器
导航系统
Fuzes
电子
声纳浮标
研究 & 度量衡
原子钟
器械
天文学 & 测地学
空间跟踪
天体导航
行业
通讯
无线电通讯
移动/无线电讯/手提式
无线电通信,电话& 呼机
航空
航海
导航
器械元件
数码系统
CRT 显示器
磁盘驱动器
调制解调器
跟踪/标识
应用程序
传感器
消费者
手表 & 钟表
（细胞式）无线电通讯 &
无线电话，呼机
无线电通信 & hi-fi 设备
彩色电视
有线电视系统
家用电脑
VCR & 摄像机
CB & 业余无线电通信
玩具 & 游戏
起博器
其他医用设备
汽车（自动系统）
发动机控制，立体声系统
钟表
旅行电脑，GPS
石英技术发展的里程碑
5
1880 Jacques和Pierre Curie发现压电作用
1905 G. Spezia第一次在实验室用高温高热方法制作出石英
1917 第一次在声纳定位仪应用压电作用中
1918 第一次在一个振荡器中使用石英压电晶体
1926 第一次用石英晶体控制广播台
1927 第一次发现温度补偿石英切割
1927 第一次制作石英晶体钟表
1934 第一次开发实践中的温度补偿切割，AT－切割
1949 开发轮廓，高Q值，高稳定性的AT切割
1956 第一次在商业中人工合成石英
1956 第一次制成TCXO
1972 开发微型石英音叉；制成石英表
1974 预测SC－切割 (和TS/TTC-切割)；1976进行验证
1982 第一次制成带双头c－模式自动－温度感应的MCXO
1-1
第1节石英晶体谐振器
01.
为什么选择石英?
1-2
石英是已知的唯一满足以下条件的化合物：
压电 (“压力-电子”; piezein = 希腊语，压力)
有零温度系数
有压力补偿
低损失 (即，高Q值)
容易加工，理化性质稳定；在“常规”条件下，除遇氟化物和高温的碱性蚀
环刻性以外，在境中有低溶解性，坚硬但是不易碎。
在自然界资源丰富，增长数量大，成本低，并且拥有相应的高纯度和完美的特性。对于普通生长的晶体，石英，每年大约~3,000吨，是除硅以外数量增长第二多的物质。（ 1997年，大约是Si每年增加的3到4倍）
压电作用图解
1-3
压电作用在一个压电晶体的机械部分与一个电子电路之间提供一个接合连接。
无变形结构
X
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
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变形结构
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
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+
+
+
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_
_
X


-
+
Y
Y
_
_
振动模式
1-4
基频厚度切变模式
外部模式
02
厚度切变模式
弯曲模式
01
第三泛音厚度切变
面切变模式
03
90o
零温度系数石英切割
1-5
x
xl
y

z


AT, FC, IT, SC, BT, 和 SBTC-切割是零温度系数下的切割。LC是“线性系数”切割已经应用于石英温度计。
Y－切割:  +90 ppm/0C
(厚度切变模式)
X－切割 -20 ppm/0C
(外延模式)
90o
60o
30o
0
-30o
-60o
0o
10o
20o
30o
AT
FC
IT
LC
SC
SBTC
BT


Singly
Rotated
Cut
Doubly
Rotated
Cut