根據(jù)不同情況,AT切型圓片的外形可采用雙凸、平凸、平面倒邊和平面片等四種。現(xiàn)分別介紹如下：

1.平面倒邊石英片厚度的確定：

當(dāng)直徑與厚度比45<Φ/t<60范圍時(shí)，為了消除邊緣效應(yīng)的影響，石英晶體片的外形一般采用平面倒邊。如圖3.4.3所示，但目前實(shí)際生產(chǎn)中,當(dāng)15<Φ/t<<60時(shí),都采用平面倒邊。由于其加工方法比平凸、雙凸更方便，且能達(dá)到產(chǎn)品規(guī)格要求，石英片的厚度計(jì)算公式可用下列近似式計(jì)算。

當(dāng)石英片的直徑Φ和厚度t確定后，應(yīng)按如下步驟計(jì)算：

平面倒邊片如圖(3.4.3)中的β角，一般在6°~9°,β角按下式計(jì)算：

式中，N1、N2的值為：

對(duì)于AT切:N1=1665KHz•mm；N2=2542KHz•mm；

對(duì)于BT切:N1=2560KHz•nmn；N2=1654KHz•mm。

n為波節(jié)線，由邊緣算起的順序號(hào)，其含義是，當(dāng)振動(dòng)波傳播到石英晶振片邊緣反射回來(lái)時(shí)，到達(dá)平臺(tái)邊緣時(shí)，剛好是波節(jié)，即不振動(dòng)的位置。從而減小邊緣效應(yīng)。

圖中t0為石英片邊緣厚度(即留邊量)。從理論上來(lái)說(shuō)，t0應(yīng)該接近于零，即處于石英片切變振動(dòng)的節(jié)面(即不振動(dòng)的面)上。這也是石英水晶振子固定的位置，從而使等效電阻達(dá)到最小。但是t0太小，易產(chǎn)生生破邊、破角，為此應(yīng)根據(jù)頻率的高低來(lái)選擇t0的值。對(duì)HC-49/U型的石英片其t0值建議按下表3.4.2確定。

經(jīng)計(jì)算,β=6.8°或取8.32°。

平面倒邊片的曲率半徑按下法計(jì)算。

有人會(huì)提出邊緣厚度t0太小，一定會(huì)有破邊、破角，這種提法是錯(cuò)誤的，關(guān)鍵在滾筒倒邊時(shí)的轉(zhuǎn)速如何確定。這將在石英片的制造中來(lái)確定。

2.雙凸圓片曲率半徑和厚度的確定

圓片外形選擇單主要依據(jù)Φ/t的大小而定。一般在Φ/t<15時(shí),采用雙凸片。實(shí)踐證明，采用改變曲率半徑的方法，可以獲得滿足技術(shù)要求的性能，因此，在生產(chǎn)上為了便于管理，往往只選取少數(shù)幾種直徑規(guī)格，然后，根據(jù)需要采用不同的曲率半徑,雙凸石英片的優(yōu)點(diǎn)是：邊緣效應(yīng)小，振動(dòng)活力高，能抑制其它耦合作用。缺點(diǎn)是加工復(fù)雜，率溫度特性曲線的一致性較差，不宜于石英晶體諧振器大量生產(chǎn)。

如圖3.4.1所示的雙凸石英片，它的石英片中心厚度和曲率半徑的計(jì)算公式為:

式中：

R—石英片的曲率半徑，(mm)；

t—石英片的中心厚度，(mm)；

t0—石英片的邊緣厚度,根據(jù)直徑大小選取0.06~0.12mm；

f—標(biāo)稱頻率(KHz)。

直接用式(3.4.2)和(3.4.3)計(jì)算t和R還是比較麻煩的。一般都采用逐步近似方法，選假設(shè)R=∞，代入式(3.4.2)得：

由式(3.4.4)求得t近似值后，再代入(3.4.3)計(jì)算R的近似值。即

從式(3.4.5)得到R近似值代入(3.4.4)求t的第二次近似值，再代入(3.4.3)求R的第二次近似值。重復(fù)上述過程，最后可得更準(zhǔn)確的R值和t值。應(yīng)該注意，最后所得的R值必須滿足下面的關(guān)系式:

3.平面片厚度的確定

當(dāng)無(wú)源晶振晶片的直徑與厚度比Φ/t≥60時(shí)，邊緣效應(yīng)的影響很小。一般采用平面石英片可以滿足通用產(chǎn)品的技術(shù)要求。在此情況下,英片厚度的計(jì)算公式為：

式中的計(jì)算單位分別為：f—KHz;t—mm。

4.平凸圓片曲率半徑和厚度的確定

當(dāng)直徑與厚度比15<Φ/t≤45時(shí)，一般采用平凸形,平凸有片的邊緣的小，振動(dòng)活力高，諧振器頻率溫度特性曲線的一致性較好。加工比雙凸石英片簡(jiǎn)單。由于后兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，所以在生產(chǎn)上右英片外形常常采用平凸而不是雙凸。

如圖(3.4.2)所示的平凸石英片,它的石英片中心度和曲率半徑的計(jì)算式為:

式中，t0數(shù)值在低頻段為0.3~0,4mm，在高頻段為0.2~0.3mm。平凸曲率半徑和厚度的計(jì)算方法與雙凸完全相似。也是采用逐步近似法，但最后得到的曲率半徑R必須滿足關(guān)系式(3.4.9)。

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