發(fā)布時(shí)間：2021-07-31 11:19

　　晶體振蕩器利用晶體的壓電效應(yīng),可以產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng),同時(shí)物理特性好,穩(wěn)定度高,常作為脈沖信號(hào)和頻率源,廣泛應(yīng)用于電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)、通信雷達(dá)、國防軍事等重點(diǎn)領(lǐng)域,成為電子領(lǐng)域的重要器件。隨著人工智能、5G等技術(shù)的出現(xiàn),各行業(yè)都向智能化、小型化轉(zhuǎn)型,現(xiàn)如今晶體振蕩器也朝著智能化、高穩(wěn)定性、低功耗等方向發(fā)展,但是由于晶體自身固有的屬性,當(dāng)外界溫度發(fā)生變化時(shí),會(huì)影響振蕩器頻率的輸出,導(dǎo)致與標(biāo)稱頻率出現(xiàn)偏差。為了改善振蕩器的頻率溫度特性,很早就出現(xiàn)了關(guān)于溫度補(bǔ)償技術(shù)的研究和應(yīng)用,目前無論是模擬溫度補(bǔ)償晶體振蕩器還是數(shù)字溫度補(bǔ)償晶體振蕩器,其中變?nèi)荻䴓O管的電壓包含振蕩器的交流電壓,會(huì)使振蕩器的相位噪聲指標(biāo)惡化。本文設(shè)計(jì)了一種適于集成的新型溫度補(bǔ)償晶體振蕩器,其負(fù)載可變電容采用溫度系數(shù)電容,同時(shí)與晶體振蕩器串聯(lián)形成補(bǔ)償電路,這樣就避免了變?nèi)荻䴓O管的使用。該方案把晶體振蕩器的溫度頻率曲線近似看成幾條直線段相連,由于單個(gè)電容只能在某段溫度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)償,因此設(shè)計(jì)了模擬開關(guān)電路,能夠根據(jù)當(dāng)前的溫度來選擇各直線段對應(yīng)的溫度系數(shù)電容,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分段溫度補(bǔ)償。本文首先介紹了晶體諧振器的組成結(jié)構(gòu)和相關(guān)主要的參數(shù),簡單分析了... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

方案結(jié)構(gòu)示意圖

第二章振蕩器概述11意如圖2-2所示，圖中所標(biāo)出的XYZ坐標(biāo)系中X軸、Y軸、Z軸分別為電軸、圖2-2石英晶體部分切型示意圖機(jī)械軸、光軸[5]，對于不同的軸面，切割晶體時(shí)選擇不同的角度和厚度，切割后的石英晶體片則具有不同的特性[37]。石英晶體片有著各種切割形式，常見的有：AT切型、BT切型、CT切型等，見表2-1所示，接下來對現(xiàn)階段常用不同切型的晶體進(jìn)行簡單的介紹說明。表2-1常見的石英晶體切型切型形狀頻率使用范圍振動(dòng)模式溫頻曲線AT圓片500KHz~350MHz厚度切變?nèi)吻�BT圓片3MHz~75MHz厚度切變二次曲線CT方片200KHz~1MHz面切變二次曲線DT方片100KHz~600KHz面切變二次曲線SC方片5MHz~200MHz厚度切變?nèi)吻�AT切石英晶體是沿著電軸的方向切割并且與光軸形成固定的切割?yuàn)A角，壓電性能好，頻率使用范圍高達(dá)350MHz，該切型晶體有一個(gè)顯著的特點(diǎn)：溫頻曲線近似呈三次函數(shù)，并且有零溫度系數(shù)點(diǎn)，即在該點(diǎn)處沒有溫度帶來的頻率偏移量，溫度在-40℃~+85℃區(qū)間范圍內(nèi)時(shí)，具有很好的頻率溫度特性以及力頻敏感特性[14]，在溫度補(bǔ)償?shù)葢?yīng)用中很常見。上世紀(jì)初期發(fā)現(xiàn)AT切石英晶體以來，經(jīng)過不斷的改進(jìn)和優(yōu)化，其有良好的特性，成熟的生產(chǎn)工藝，制作十分方便目前已得到了大量的使用。BT切石英晶體的溫度頻率曲線主要呈二次函數(shù)關(guān)系，相比于AT切石英晶體，壓電活力較差。由于Q值與晶片厚度成正比，當(dāng)頻率保持一定時(shí)，其厚度是AT切型的一倍，因此Q值較高，可達(dá)數(shù)百萬，比較適用于高頻穩(wěn)定性晶振。

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文12CT切石英晶體和AT切的切割角度相差不大，大約差3°，但CT切石英晶體的頻率使用范圍并不廣，只有200KHz~1MHz，因此常用低頻石英晶體。SC切石英晶體是從晶體兩個(gè)角度方向切割而成的，稱為雙轉(zhuǎn)角切割晶體，其性能相比于AT切石英晶體有了很大提升，在AT切石英晶體中存在熱過沖現(xiàn)象[15]，當(dāng)溫度突然變化時(shí)，由于AT切石英晶體各個(gè)表面溫度變化不均勻會(huì)造成晶體振蕩器頻率的偏移，從而導(dǎo)致短期穩(wěn)定度較差。而SC切石英晶體自身能夠進(jìn)行應(yīng)力補(bǔ)償和熱瞬變補(bǔ)償，頻率熱過沖小，老化率低，能快速加熱啟動(dòng)，同時(shí)頻幅系數(shù)不高且只有AT切石英晶體的一半[16]，具有很好的短期頻率穩(wěn)定度和抗輻射能力。SC切石英晶體的不足在于頻譜較為復(fù)雜，有3種厚度振動(dòng)模式，在晶體工作振動(dòng)時(shí)要盡可能減少或抑制其他兩種振動(dòng)模式，所以制作工藝相對比較復(fù)雜并且生產(chǎn)成本高，一般常在溫度波動(dòng)大，輻射強(qiáng)等特殊的環(huán)境條件下使用。如圖2-3所示其為常見切型晶體的溫度頻率曲線[5]，表示了各切型晶體的輸出頻率與溫度之間的關(guān)系。圖2-3常見切型晶體的溫頻曲線圖2.2晶體振蕩器2.2.1石英晶體諧振器介紹石英晶體諧振器是一種用于穩(wěn)頻和選頻的重要電子元件，是構(gòu)成晶體振蕩器的核心組成部分，其外觀如圖2-4所示，該圖為直插型的晶體諧振器。石英晶體諧

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]NFC技術(shù)在智能手機(jī)中的研究[J]. 許艷強(qiáng).  通訊世界. 2018(07)
[2]RC文氏橋正弦波振蕩電路工作條件分析[J]. 楊玉強(qiáng),騰香.  渤海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(01)
[3]基于TC1047A快速溫度檢測儀的設(shè)計(jì)[J]. 彭志剛.  自動(dòng)化與儀器儀表. 2015(09)
[4]基于單片機(jī)的溫濕度采集系統(tǒng)[J]. 于永會(huì),唐軍.  現(xiàn)代機(jī)械. 2013(03)
[5]LC三點(diǎn)式振蕩電路的判別法及電路特征[J]. 熊于菽.  硅谷. 2013(07)
[6]對LC振蕩電路教學(xué)方法的研究[J]. 管葉青.  常州工學(xué)院學(xué)報(bào). 2011(01)
[7]基于STC89C51單片機(jī)的超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 郭蓉,廖娜,郭麗.  石油儀器. 2010(05)
[8]LC振蕩電路的分析及仿真[J]. 林偉雄.  漳州師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2007(02)
[9]切變振動(dòng)型石英晶體諧振器的特點(diǎn)及其應(yīng)用[J]. 田文杰,路峻嶺,劉玲玲,張福學(xué).  壓電與聲光. 2006(02)
[10]最佳逼近法在晶體頻溫曲線擬合和TCXO中的應(yīng)用[J]. 黃顯核.  壓電與聲光. 2005(04)

博士論文
[1]晶體振蕩器溫度補(bǔ)償技術(shù)的研究[D]. 劉東.電子科技大學(xué) 2017

碩士論文
[1]溫度補(bǔ)償晶體振蕩器廣泛補(bǔ)償方法的研究[D]. 黃李貝.西安電子科技大學(xué) 2019
[2]一種寬調(diào)諧溫度補(bǔ)償振蕩器的設(shè)計(jì)[D]. 李藝媚.電子科技大學(xué) 2019
[3]NFC天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能研究[D]. 董尚文.吉林大學(xué) 2018
[4]單變?nèi)荻䴓O管的壓控溫補(bǔ)晶體振蕩器設(shè)計(jì)[D]. 彭伏生.電子科技大學(xué) 2018
[5]石英晶振相關(guān)特性的研究及邊沿效應(yīng)的應(yīng)用[D]. 卜冬.西安電子科技大學(xué) 2015
[6]一種超高頻率穩(wěn)定度的ATCXO電路的研究與設(shè)計(jì)[D]. 劉宇.西安電子科技大學(xué) 2014
[7]基于stm32的微機(jī)溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的設(shè)計(jì)[D]. 朱忠凱.電子科技大學(xué) 2013
[8]石英晶體振蕩器溫度補(bǔ)償技術(shù)的研究[D]. 鄧志鵬.西南交通大學(xué) 2012
[9]高品質(zhì)石英晶體生長及性能表征[D]. 王強(qiáng)濤.長春理工大學(xué) 2010
[10]高穩(wěn)低相噪小型恒溫晶體振蕩器[D]. 程冰.西安電子科技大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3313368