力频和温频相结合的新型温补晶振研究

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1、西安电子科技大学硕士学位论文力频和温频相结合的新型温补晶振研究姓名：贾兆旻申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：周渭20090101摘要石英泛音晶体谐振器的谐振频率会随环境温度的变化和所受应力的作用发生改变。本文的新型温度补偿晶体振荡器就是利用石英晶体的力频特性补偿石英晶体的温频特性，使石英晶体谐振器的频率与温度的关系曲线更平稳。借助于晶体电极的应力作用于晶体片上，或是镀边金属的应力直接作用于晶体片上，镀膜金属传感器受温度的影响产生形变，由于晶体片与金属薄膜之间的膨胀率，和金属薄膜之间的膨胀率不同而产生了应力，应力的变化导致频率的

2、改变，同时温度的变化也导致晶体谐振器的频率变化，新型温度补偿晶体振荡器使这两种频率特性相互作用，减小石英晶体谐振器的频率偏移量，以达到对石英泛音晶体谐振器进行温度补偿的效果。文章详细介绍了这种温补方法的理论基础、实现方案，实验结果。传统的温补晶振都是通过压控来实现模拟补偿，采用的是基频晶体谐振器，因此大大限制了温补晶振晶体谐振器的选取范围，新型温度补偿晶体振荡器不仅可以使用AT切的基频晶体，而且可以使用AT切、SC切泛音晶体，不仅明显拓宽了可使用晶体的范围，改善了温补晶振的频率温度特性，而且对大量传统的数字温补和微机温补晶振中存在的体积庞大、价格

3、昂贵、功耗较高等问题都得到改善，因而具有更大的市场应用价值。关键词：温补晶振力一频特性应力温一频特性西安电子科技大学学位论文独创性(或创新性)声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切

4、的法律责任。本人签名：邋日期砷罗：型!关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。(保密的论文在解密后遵守此规定)本学位论文属于保密，在_年解密后适用本授权书。本人签名：噬些是．导师签名：固雄日期壁Z：呈：丛日期型塑：圭：!!第一章绪

5、论晶体振荡器是各种通信设施中的基本元件，所以在过去的八十多年随着科学技术的发展晶体振荡器也是迅猛的发展，而且晶体振荡器种类繁多，性能各异，应用领域非常广泛。航海，航空，探测制导，雷达跟踪，卫星通讯，电话通信，广播电视系统，精密时频测量，电子仪器，移动通讯，标准信号源，各种数字处理系统，嵌入式系统。这些电子设备都依赖于高稳定度的晶体振荡器提供精密的频标与时基，作为精密频标的星载原子钟也要有高稳定度的晶振。1．1晶体振荡器概述晶体振荡器从诞生到今天，已经发展出了普通晶振、温度补偿型晶振、电压控制型晶振、恒温型晶振等多种类型，其频率稳定度涵盖了10．3

6、～10以3的宽阔范围。石英晶体振荡器是利用石英晶体(二氧化硅的结晶体)的压电效应【l】制成的一种谐振器件，晶振的主要参数有标称频率、负载电容、频率精度、频率稳定度等。负载电容是指晶振的两条引线连接IC块内部及外部所有有效电容之和，可看作晶振片在电路中串接电容。负载频率【2】不同决定振荡器的振荡频率不同。同时还要考虑影响谐振器频率的其他主要因素，包括：一、温度温度是影响晶体及其振荡器频率变化的最主要的因素之一。不同切型晶体谐振器的频率一温度特性是不同的。具体的频率一温度特性是和晶体的切割角度相关的。而要构成的温补(选择一定温度范围内的小频差变化)和

7、恒温(选择零温度系数点)晶体振荡器正是在不同晶体的频率一温度特性的基础上完成的。除了AT、GT切晶体外，温度变化曲线都呈抛物线型，且抛物线顶点均在室温附近，而AT切晶体的零温度系数点则大致与室温对称。二、老化石英晶体的谐振频率会随工作时间发生单调而缓慢(增加或减小)的变化，这种物理现象称为晶体的老化。振动模式为厚度剪切的晶体片，如AT切和SC切，老化【3】主要源于以下物理过程：a．温度梯度效应，它在热平衡后持续几分钟到几小时；b．压力释放效应，它是上述热过程的函数，持续三天至三个月；c．晶体极板质量的增加或减小，该质量改变大部分源于气体的吸收和分

8、解，2力频和温频相结合的新型温补品振研究持续几周至几年；d．晶格不完善导致的晶体结构变化，为长期效应。在低频石英晶体谐振器中，振动模式为