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貼片石英晶振形成及等效電路
制造一顆石英晶振時也需要用到數學、公式甚至是方程式，例如晶振的等效電路就要用到數學公式。晶體是一種精密的電子元器件，要通過精準的計算，避免造成誤差，或者因計算錯誤造成的故障。以下是金洛鑫電子提供的等效電路計算方式。
石英晶體是一種單晶體結構的硅石,其成分是二氧化硅(SAO2),其形狀為六角形晶柱,兩端呈六棱錐形狀。從無源晶振上按照一定的方位切下一片很薄的石英晶片,如圖2-1所示,按照不同的角度得到的石英晶片可以做成不同的石英晶振。
然后對石英晶片進行高精度研磨,使其達到特定要求的尺寸。接著在晶片的兩面涂敷金屬電極層,并且每個電級層與管腳相連,最后為了保護晶片,加上封裝外殼就形成了石英晶體諧振器。當封裝前加入元器件,構成振蕩電路以后再封裝就構成了石英晶振。
石英諧振器的表示符號和等效電路如圖2-2所示。其中L1為串聯等效電感,C1為串聯等效電容,R1為串聯等效電阻,Co為靜態電容。當石英貼片晶振沒有振動時,就可以等效成一個平板電容。其電容容量則取決于石英晶片的幾何尺寸和涂敷的金屬電極的尺寸。當石英諧振器振動時,石英晶片就等效成一個串聯諧振回路。其中L相當于機械振動的慣性,C1相當于石英晶片的彈性,R1相當于石英晶片振動時由于摩擦而產生的損耗。因為L很大,C1和R1很小,因此回路的品質因數極高,可達100000~10000[7][8]。
2.3石英諧振器的諧振頻率
如圖2-2,晶振的等效電路是一個復諧振電路,有兩個諧振頻率。一個是晶片的自然振動頻率,也就是L1C1支路的串聯諧振頻率ωr:
另一個是石英諧振器的并聯諧振頻率ωL:
其中,C是C0和C1串聯后的總電容。出于C1>C,因此ωL>0r,。但是又因為C1<
進口晶振的電抗曲線
根據圖2-2等效電路可計算出該電路的阻抗為:
為了簡化計算,忽略電阻R1的影響,則阻抗的公式可簡化為只有電抗分量:
將(2-4)式分子和分母同時乘以,并將式(2-1),(2-2)代人,則有:
由式2-5可知,電抗X是頻率a的函數,其值和呈現的容性或感性都取決于頻率a?？梢愿鶕撌?/span>,畫出貼片石英晶振的電抗曲線如圖2-3所示[9]。
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