晶體單元

1.振動(dòng)模式和方向角

關(guān)于AT切割的振動(dòng)模式，圖1顯示了室溫附近頻率-溫度特性的主要系數(shù)達(dá)到零的方向角

厚度剪切振動(dòng)模式如圖2所示

對(duì)于常用的AT切割晶體，其頻率范圍和頻率系數(shù)（晶體板厚度與振蕩頻率之間的關(guān)系）如表1所示。

2.頻率溫度特性

晶體的頻率-溫度特性根據(jù)其曲線形狀分為兩類。一個(gè)是三次曲線，另一個(gè)是二次曲線。AT切割的典型頻率溫度特性分別如圖3和圖4所示。AT切割晶體單元被最廣泛地使用，因?yàn)樗鼈冊(cè)谑覝胤秶鷥?nèi)對(duì)溫度變化的響應(yīng)產(chǎn)生較小的頻率變化。

3.等效電路和各種常數(shù)

石英晶體在諧振頻率附近的等效電路如圖5所示。

R1：串聯(lián)電阻

L1：運(yùn)動(dòng)電感

C1：運(yùn)動(dòng)電容

C0：分流電容

圖6顯示了晶體單元在其振蕩頻率附近的導(dǎo)納軌跡圖和晶體單元的等效電路。該圖顯示了各種電路條件下等效電路的配置以及振蕩頻率與電阻之間的關(guān)系等。在這里，我們可以發(fā)現(xiàn)各種常數(shù)之間的以下關(guān)系

石英晶體振蕩電路

1.典型振蕩電路（基本振蕩模式）

典型的振蕩電路圖如圖7所示。

當(dāng)振蕩模式處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，晶體單元Xe的電抗、電路電抗-X、晶體Re的阻抗和電路阻抗-R之間的關(guān)系如下：

穩(wěn)態(tài)下的簡(jiǎn)化振蕩電路如圖8所示。

為了獲得電路的安全振蕩，電路的負(fù)電阻必須滿足以下方程：-R|>Re。

以圖7中的電路為例，電路的負(fù)電阻如下

在這里，

gm=晶體管在振蕩階段的互導(dǎo)

ω（=2π·f）=振蕩角頻率

2.負(fù)載電容和振蕩頻率

鑒于此

串聯(lián)諧振頻率=fr

等效串聯(lián)電容=C1

并聯(lián)電容=C0

諧振頻率（帶負(fù)載電容CL）=fL

fL-fr=deltaf

那么，

推導(dǎo)出了上述方程式。

負(fù)載電容可以看作C01的串聯(lián)電容，

C02和C03+CV，如圖7所示，包括晶體管的雜散電容和電路圖案。

因此，負(fù)載電容CL由以下方程式給出。

當(dāng)振蕩電路的負(fù)載電容可以從CL1改變到CL2時(shí)的頻率變化范圍“牽引范圍”表示為，

如果給定等效串聯(lián)電容C1、并聯(lián)電容C0以及上述CL1和CL2，則可以從上述方程中得出頻率變化范圍?！盃恳`敏度”，即負(fù)載電容（CL）附近元件的靈敏度，由以下方程式給出。

諧振頻率與負(fù)載電容特性如圖9所示。上述方程式（3）、（5）、（6）的計(jì)算結(jié)果

在C1=16fF、C0=3.5pF、CL=30pF、CL1=27pF和CL2=33pF的給定條件下。

通過應(yīng)用這種現(xiàn)象，可以通過調(diào)整可變微調(diào)電容器來抵消由于晶體單元的生產(chǎn)偏差和振蕩電路中組件的偏差而導(dǎo)致的偏差，從而將振蕩電路的輸出頻率微調(diào)到標(biāo)稱頻率。

雖然方程式（6）中負(fù)載電容（CL）的減小將提高器件靈敏度，但反過來也會(huì)降低穩(wěn)定性。

請(qǐng)注意，負(fù)載電容的減小將增加啟動(dòng)振蕩的難度，因?yàn)榫w單元的有效電阻將增加，如方程式（7）所示。

3.晶體振蕩器的驅(qū)動(dòng)電平

為了保證晶體振蕩器的穩(wěn)定振蕩，必須施加一定程度的驅(qū)動(dòng)功率。圖13顯示了頻率如何隨驅(qū)動(dòng)水平而變化，頻率偏移量隨著驅(qū)動(dòng)水平的增加而增加。

向晶體單元施加高驅(qū)動(dòng)功率（約50mW）會(huì)對(duì)其造成損壞。在正常振蕩電路中使用時(shí)，

優(yōu)選的驅(qū)動(dòng)功率為0.1mW或更?。ㄗ畲?.5mW）。

4.設(shè)計(jì)PCB圖案時(shí)必須考慮以下幾點(diǎn)。

從振蕩級(jí)到晶體單元的圖案長(zhǎng)度應(yīng)最小，以將振蕩回路的雜散電容保持在最小值。

當(dāng)將其他組件和布線圖案放在振蕩回路上時(shí)，應(yīng)將雜散容量的增加保持在最低限度。