进口无源晶振的符号和等效电路如图23所示。当晶振不振动时,可把它看成一个平板电容器称为静电电容C,它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关,一般约几个pF到几十pF。当晶体谐振时,机械振动的惯性可用电感L来等效。一般L的值为几十mH到几百mH。晶片的弹性可用电容C来等效,C的很小,一般只有0.0002~0.lpF。晶片振动时因摩擦而造成的损耗用R来等效,它的数值约为100g。由于晶片的等效电感很大,而C很小,R也小,因此回路的品质因数Q很大,可达1000~10000。加上晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方向、几何形状、尺寸有关,而且可以做得精确,因此利用石英晶振组成的谐振电路可获得很高的频率稳定度。

石英晶体谐振频率：

从石英晶体谐振器的等效电路可知,它有两个谐振频率,即(1)当L、C R支路发生串联谐振时,它的等效阻抗最小(等于R)。串联揩振频率用fs表示,石英晶体对于串联揩振频率fs呈纯阻性;(2)当频率高于fs时,L、C、R支路呈感性,可与电容C0发生并联谐振,其并联频率用fd表示。工程技术中石英谐振器就工作在fs到fd范围内或这两个频率的奇次谐频上。

根据贴片晶振的等效电路,可定性画出它的电抗一频率特性曲线如图2.3所示。可见当频率低于串联谐振频率fs或者频率高于并联揩振频率fd时,石英晶体呈容性。仅在fs

Sauerbrey方程用于描述贴片晶振谐振频率与晶体表面附着物质(此处为上、下两面的银电极层)之间的变化关系[14] [15] [38],该方程如下:

其中f0为贴片晶振原始谐振频率(单位为Hz),△f为晶振的频率变化量(单位为Hz),△m为晶体变化的质量(单位为gcm-2),A是晶体有效面积(即电极面积,单位为cm2),pμ是SMD晶振的密度,μφ为晶体剪切弹性模量。
  对于指定晶片,fo、A、pμ、qμ均为常数,因而,△f与△m的绝对值成正比,负号表示表面银电极层质量的增加,会引起贴片石英晶体谐振频率的减少;而表面银电极层质量的减少,会引起石英晶振谐振频率的增加。即:增加银层质量和减少银层质量两种方法都可以改变石英晶振的谐振频率。
  可见,附加的银电极层会对贴片石英晶振的谐振频率产生影响。因而工业生产中,一般先制作出与目标频率接近的石英晶片并附加表面电极,再通过改变表面电极厚度方法,来微调晶振频率以达到目标频率。在结论中已经对蒸发频率微调、溅射频率微调、离子束刻蚀频率微调进行了详细介绍,下面主要讨论激光频率微调技术。
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