常見AT切型石英晶振的頻率溫度特性

來(lái)源：金洛鑫瀏覽：- 發(fā)布日期：2018-05-25 17:32:32【大中小】

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一、頻率溫度特性曲線與特性方程

AT切型石英晶振的頻率溫度特性的歸一化曲線，如圖3.2.1所示。

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圖3.2.1AT切晶體切角與頻率溫度特性的關(guān)系

從圖中看出，AT切型的晶振頻率溫度特性曲線為三次曲線。三次曲線有一個(gè)特殊點(diǎn)，稱為拐點(diǎn)（圖中的Tinf點(diǎn)）。在拐點(diǎn)上的二階微商（∂2y/∂T2）2=0，此外在曲線上還可能有二個(gè)極點(diǎn)即極大值點(diǎn)Tm（又叫向下翻轉(zhuǎn)點(diǎn)），和極小值點(diǎn)Tn（又叫向上翻轉(zhuǎn)點(diǎn)）。在極點(diǎn)上的一階微商（∂f/∂T）Tm=0，（∂f/∂T）Tn=0，如果在三次曲線上，只有一個(gè)拐點(diǎn)而無(wú)極點(diǎn)，則在拐點(diǎn)上還有一階微商（∂f/∂T）Tinf =0；如果除了拐點(diǎn)外還有二個(gè)極點(diǎn)，則在拐點(diǎn)上的一階微商（∂f/∂T）Tinf≠0。圖3.21中，曲線B只有一個(gè)拐點(diǎn)Tinf而無(wú)極點(diǎn)，因此在損點(diǎn)的一級(jí)和二級(jí)溫度系數(shù)a0=b0=0。若選拐點(diǎn)溫度為參考溫度，則石英晶體曲線B的頻率溫度特性方程為；

Δf/f0=C0（T-Tinf）3

曲線A有一個(gè)拐點(diǎn)Tinf可和兩個(gè)極點(diǎn)Tm和Tn，因此拐點(diǎn)的二級(jí)溫度系數(shù)b0=0，一級(jí)溫度系數(shù)a0≠0，若選拐點(diǎn)溫度為參考溫度，則曲線A的頻率溫度特性方程為：

Δf/f0=a0（T-Tw )+co( T-Tinf ) 3 （3.2.2）

若以極點(diǎn)溫度為參考溫度，則因在極點(diǎn)的一級(jí)溫度系數(shù)a0-0，所以曲線A的無(wú)源晶振頻率溫度特性方程為：

Δf/f0= b0（T-Tm.n）2+c0（T-Tm.n）3 （3.2.3）

式中，Tm.n為Tm或Tn。

若選任意點(diǎn)的溫度為參考溫度，則a0、b0、c0皆不等于零，這時(shí)頻率溫度特性方程為：

Δf/f0= a0（T-T0）+b0（T-T0）2+c0（T-T0）3 （3.2.4）

由此可見，同一頻率溫度特性曲線，當(dāng)選用不同的參考溫度時(shí)，頻率溫度特

性方程的表示有所不同，相應(yīng)的a0、b0、c0的數(shù)值也不相同。

從圖3.2.1中還可以看出，曲線B在拐點(diǎn)附近較窄的溫度范圍內(nèi)，石英晶體諧振器相對(duì)頻率的變化很小，超過(guò)此范圍則變化很大。顯然，這種溫度特性不能滿足寬溫度范圍使用的要求。而曲線A由于存在二個(gè)極點(diǎn)，所以在拐點(diǎn)附近較寬的溫度范圍內(nèi)，相對(duì)頻率的變化很小。能夠滿足寬溫度范圍使用的要求。由頻率溫度特性方程式（3.2.1)和（3.2.2）還可看出，兩者的差別在于曲線A的一級(jí)溫度系數(shù)a0-0，所以在實(shí)際應(yīng)用中，為了擴(kuò)大溫度使用范圍，當(dāng)曲線B的切角確定后，還應(yīng)采取稍微改變切角的方法，使得一級(jí)溫度系數(shù)a0從等于0變?yōu)椴坏扔?（a0數(shù)值要?。?。這樣即可得到擴(kuò)大溫度使用范圍的要求。

關(guān)于參考溫度的選取，在寬溫度范圍使用時(shí)，常選取拐點(diǎn)溫度為參考溫度；在恒溫晶振使用時(shí)，則選取極小點(diǎn)溫度T。（向上翻轉(zhuǎn)點(diǎn)溫度）為參考溫度，AT切型的拐點(diǎn)溫度一般為Tinf=27℃。

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