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一、 一般的な陳述と用語
石英水晶振動子はよく「結晶」や「水晶」とも略称ししています。(ユーザーがよく「晶振」、「振子」で呼ぶのは正確ではないです)、それは普通人造の合成石英の結晶があるいは棒状の材料から、軸の方位によって細かく砕きだぢた石英のチップを切断します。そして金属の電極を通じて加工し、支柱の上に詰められて結晶の振子を作りだし、外側プセル化の溶接を通じて箱の内で製造したことです。製品の指標パラメーターと加工技術によって、それを普通の結晶と精密な結晶2種類に分けることができます。前者はよくユーザーの機械全部あるいは板カードの振動回路あるいは増幅回路に応用します。後者は主に精密なクリスタル発振器と結晶のフィルターに応用します;その外側の箱型によって、またそれをたくさんの型番に分けます。詳細な説明は後に述べます。武漢泰晶電子科学技術有限公司は専ら石英の結晶の部品生産の開発に力を尽くして、多数の箱型の普通および精密な結晶の製品の量産を行うことができて、またユーザーに特殊な注文して作らせる最小の量産の結晶の製品を提供することができます。
1、結晶の材料
近代的な結晶の製品生産は基本に人造の合成の石英の結晶(SiO2)の材料を採用します。その材料の単量体はダイヤ状あるいは棒状です。結晶の材料の総合的評価は通常Q値(非直接測る指標)で標識します。Q値は高ければ、それで製造した結晶の製品の品質が良いです。精密な結晶はすべて高いQ値の材料えで製造したことです。
2、カットモデル
カットモデルはチップが石英の結晶の結晶軸(物理の構造)に比べて切断する取向かいを指します。石英の結晶が異方性なため、異なった方法、角度、精度で切断したチップは、その周波数の温度の特性、周波数の範囲と等価回路の各パラメーターもある程度異なっています。結晶の産業の生産で主に使うカットモデルはAT、BT、SCなどのカットモデルです。その中ATは多数の結晶の製品に使うことです;SCはそのずば抜けた周波数の温度の特性と老化する特性があるため、精密の結晶の製造に優先的に採用されて、残念なのはその技術加工は難しく、コストもきわめて高いです。
3、チッブ
チップは一定の幾何の形、寸法また結晶軸に対して一定の方向のある圧電気を加工することです。チップの設計加工質は直接に結晶の完成品の品質に影響して、武漢泰晶電子科学技術有限公司は技術者の長年の経験の蓄積を通じて、チップの設計と表面処理にチップの品質を管理します;同時に経線カットとレーザーで2度チップしたチップを選択して、精密な結晶の求めたチップ精度をを保証することです。
4、電極
チップ表面と接触また接近する電気伝導の膜あるいは電気伝導の板、それを通じてチップに電界を加えます。普通の結晶の電極は純銀を採用して、精密な結晶は金、アルミニウムなどの材料、およびいくつか補助性の特殊な材料を採用する必要とします。電極の設備は通常真空成膜の方式を採用します。武漢泰晶電子科学技術有限公司は特に進歩の設備と技術を使って、クリン生産環境と油なしの真空で精密な振子の電極を完成することです。
5、結晶箱
結晶の振子と支柱の外側を保護することです。結晶の振子を支柱の上の「結晶の共振子」に詰めて、専用の溶接設備で外側の内に入れて、結晶の共振子の製造を完成しました。武漢泰晶電子科学技術有限公司は専門の高品質の材料と技術を採用して、振子の詰めと共振のカプセル化を行われ、特に精密な結晶のエイジングを確保するためです。
結晶の箱型はつまり外側の外形の寸法規範です。その寸法はそこに入れる振子の最大の寸法を決めます。この最大の寸法はすべての結晶の箱の周波数の範囲の下限を制限し、機械の強さ、再現性と等価回路のパラメーターの選択も制限します。注意:結晶の素子の特性は耐えた振動と衝撃に対して敏感で、破壊までです。
結晶の箱型は現在結晶の素子の型番を分ける主な標準です。導火線がある金属の箱の結晶の素子からいうと、国際市場で流行する箱型で、その命名はアメリカの標準を参照することです。主にHC-49/U、HC-49/T、HC-49/US、UM-1、UM-5などがあります。国内の結晶の共振子の型番分類は、もとの電子部省採用した標準を使ったことがもありまあす。例えばJA5、JA8、JA10など、しかしその使用はすでに少ないです。武漢泰晶電子科学技術有限公司は以上に述べた国際市場で流行する箱型の規格を採用します。
6、ベースバンドあるいはオーバートーン水晶振動子
振子の設計の仕事のバイブモードの最低の階段の結晶の素子はベースバンド結晶といい、仕事は最低の階段の副次的な階段の結晶の素子はオーバートーン水晶といいます。オーバートーンが3回あ、5回、7回、9回、11回などあり、普通は3回、5回、7回、を採用し、もっと高いオーバートーン水晶の生産はすでに制御しにくいです。1つの結晶の素子の設計について、そのバイブモードを決める以上、その周波数はチップの方位、寸法から確定して、バイブモードはチップと電気回路に関連させるピエゾ電気にかかって、特別な注意が必要です:同じ周波数点につける結晶、ベースバンドあるいはオーバートーン水晶振動子方式を採用して、その電気回路の応用に反映した特性は異なっています。ユーザーは武漢泰晶電子科学技術有限公司に特殊な注文れば、あなたは条件を提供して、残のは私達から完成します。
二、結晶素子の電気特性と指標
石英結晶の性能は非常に安定していますけれども、その素子は最後に電気の性能に達することはまだ使い方次第です。これはその性能が環境とつり合う電気回路の影響を受けるためです;その他、結晶の素子の規格所の関連する指標のパラメーターの必要のないひどい選択は、例えば、周波数をいかなるカットモデルあるいは箱型の上限あるいは下限の周波数および下限の周波数の近くの周波数を設計したら、いずれもコストと獲得性の方面の悪化を引き起こします。だからユーザーは設計使用と専門購入する時、慎重な方法は結晶のメーカーと前もって話し合い、結晶の具体的な応用を討論して、あなたの技術選択とコストの投入で役に立つことを確保するためです。
1、 結晶共振子の等価回路
図1はひとつの共振の周波数の近くにあり、結晶の共振子と同じインピーダンス特性を持つ簡略化した電気回路です。
その中:C1はオーバードライブ回路また当量直列コンデンサーとも呼ばれます;L1は動態のインダクタンスまた当量直列インダクタンスとも呼ばれます。;R1は可動態力トレーニングまた等価直列抵抗とも呼ばれます;C0は静態容量また等価並列容量とも呼ばれます。
この等価回路の中に2つの最も役に立つ0位相の周波数があって、ひとつは共振の周波数(Fr)、もうひとつは反対の共振の周波数(Fa)です。結晶の素子が実際に振動回路の中に応用する時、それは1の負荷の蓄電器の容量と接して、共通の作用で結晶の仕事をFrとFaの間のある周波数をさせ、この周波数は振動回路の位相と有効なリアクタンスから確定して、電気回路のリアクタンスの条件を変えることで、有限な範囲内で結晶の周波数を調節できます。
2、結晶の周波数
結晶は電気回路の応用に電気特性が複雑なため、関連している周波数の指標も多数であることあります。主に以下の通りです:
a)公称周波数(F0)
それは結晶の素子が規範内で指定した周波数です、同じくユーザーは回路設計と素子を買う時、望んだ理想的な仕事の周波数。
b)共振周波数(Fr)
それは決まりの条件で、結晶の素子の電気のインピーダンスは抵抗性の2つの周波数の低いほうです。図1の等価回路によって、C0の作用を考えなく、FrはC1とL1決め、大体いわゆる(支路)直列共振周波数(Fs)と等しいです。
この周波数は結晶の自然な共振周波数で、それは高穏結晶の共振の設計参数です。結晶の共振が公称周波数で働かせ、周波数の調整の範囲を確定、の周波数の調整装置を設置する時使います。
c)負荷時共振周波数(FL)
それは決まりの条件に、結晶の素子一つの負荷容量と直列あるいは並列して、その組合せのインピーダンスが抵抗性を表す時2つの周波数の1つです。負荷容量と直列する時、FLは2つの周波数の低いほうです;負荷容量と並列する時、FLはその中の高い周波数です。ある決まった負荷容量なら、実際のこの2つの周波数はあやうく等しいことです。
この周波数が結晶の圧倒的多数に使用する時、電気回路に表現した実際な周波数も、メーカーがユーザーの製品公称周波数テストの指標要求に満足することです。
3、負荷容量(CL)
それは結晶の素子と一緒に負荷の共振の周波数(FL)を決める有効な外部容量です。結晶の素子の規格のCLは1つのテストの条件しかも使う条件です。この値はユーザーが具体的に使う時場合によって適切な調整を行うことができ、FLの実際的な仕事の周波数を調整します(つまり結晶の製造差が調整できます)。しかしそれは適切な値があり、でないと振動回路に悪化を持ってきます。その値が通常20pF、30pF、50pF、∝および8pF、12pF、15pFなどを採用します。その中はCLが∝を標識する時、それが直接共振型電気回路で用いるのを指します。更に負荷容量と直列しないで、しかも仕事の周波数は結晶(直列)共振周波数Frです。ユーザーは注意するべきなのは、いくつかの結晶(カプセル化の振子の応用を含む)について、一つの決まった負荷容量に(特に小さい負荷容量を使用する時)、±0.5pFの容量差は±10×10-6の周波数の誤差を生みます。これより分かるのは、負荷容量はとても重要な商品を注文する規格の指標です。
4、コンデンサー変化比(r)
それは結晶静態コンデンサ(C0)と動態コンデンサ(C1)の比率、r=C0/C1です。前に述べたように、電気回路のリアクタンスの条件を変えることにより、有限な範囲内で結晶の周波数を調節ができ、結晶の周波数の変化程度は(あるいは電圧制御水晶発振器の周波数の牽引の範囲として) rと反比例になっています;フィルターの電気回路の応用に、rはフィルターの通信コンデンサーに影響します。普通では、決まったカットモデルと設計にとって、rは一つの常数です。武漢泰晶電子科学技術有限公司はユーザーの使う要求によって、有効にrの値を設計できます。
5、結晶の抵抗
結晶の周波数のように、結晶の抵抗も電気回路に複雑で、主に関心すべきなのは:
a)共振の抵抗(Rr)
それは結晶の素子が共振の周波数にある当量の抵抗です。C0の作用を考えなく、いわゆる結晶の動態の抵抗(R1)また等価直列抵抗(Rs)と大体同じです。このパラメーターは結晶の素子の品質の因数を制御して、また電気回路の振動の電圧をきめます。そこで結晶の安定性また理想的な起振ができるかどうかまで影響します。だからそれは結晶の素子の1つの重要な指標パラメーターです。普通では、決まった周波数の場合、選択た結晶の箱は小さければ、R1の平均値は高いかもしれません;多くの場合では、製造の過程に結晶の素子の具体的な抵抗値を予想できなく、抵抗が規範の最大の値より低いだけ保証できます。IEC標準によって:「メーカーは抵抗の制御は通りの程度に着きます:ある型番のいかなる一口3:1の違いができます;目と目の間はもっと大きいかもしれません」。武漢泰晶電子科学技術有限公司は先進的な技術管理と厳格な技術を利用して、持続的にこのために努力をします。
b)負荷の共振の抵抗(RL)
結晶の素子が指定した外部の蓄電器の容量として、負荷の共振の周波数FLを背負う時現れる当量の抵抗。指定された結晶の素子に対し、その負荷の共振のニュース抵抗値がこの素子と一緒に働く負荷容量値にかかることです。負荷容量を背負った後の共振の抵抗は、いつも結晶の素子の自身の抵抗R1より大きいです。RLはユーザーの回路設計の時関心を持つ指標です。
6、ローレベルドライバ
消費電力で表示して、結晶の素子に加えた激励の状態の測定です。すべての結晶の素子の周波数と抵抗はすある程度でローレベルドライバの変化によって変化します。これはローレベルドライバ関連性(DLD)と呼ばれます。そのため商品を注文する規範のローレベルドライバは設備の中で実際に使うローレベルドライバです。普通の低いローレベルドライバは電気回路の中の結晶の迅速な起振と長い間安定に役立ちますが、ある時それは振動子の応用にいくつかの指標が良くなくなります;当然極端な激励は、結晶の素子に両方向性がない周波数の変化の影響を生みます。ユーザーが設計また使う時必ず極端な激励の現象を起こらないでください。
7、再生回数
結晶の振子の1種の仕事の周波数と違う共振の状態。振動子の応用に再生回数の問題が起こるのは結晶の設計と振動子の設計と関係があります;フィルター用としての結晶の素子にとって重要なのは再生回数の位置と幅です。武漢泰晶電子科学技術有限公司が特定の結晶の素子が現れた再生回数は予想できることをよく知って、ユーザーは応用の周波数の範囲関連の要求を出したら、私達は適応な措置をとって制御します。
10、品質の因数(Q)
それは結晶の素子の共振の特性の曲線の鋭さ度です。総合的に結晶の素子の状態の直接のテストできないことを外面に現れた一つの判定指標です。
11、周波数の許容偏差
普通では、結晶機械全部の系統的な要求によって、結晶の素子の働く温度の範囲と周波数の許容偏差を確定します。同一の機械全部の設備が異なった気候の条件と違い技術で使うように求める場所、若干の結晶の素子の商品を注文して規範に合わせてこれらの要求を覆うと考えて、統一な最も厳しい規格ではないことです。
a) 調整周波数差
それは決まった条件で、基準の温度(通常25℃±3℃)の時に働く周波数は公称周波数の許可偏差と同じ、また製造公差です。それは1つの相対的な偏差で、数式:単位ppm(百万分の一)
b)温度周波数差
決まった条件で、結晶の素子が働く温度の範囲の内で基準の温度に働く周波数の許可偏差です。同じく周波数は温度の変化に従って変化する周波数の温度の特性。数式:単位ppm
c)老化率
決まった条件で、時間によるもたらされた許容偏差です。。この指標は精密な結晶にとって必要です。しかしそれは「明確な試験の条件がなくて、メーカーはすべての製品に計画的に抜き取り連続検査するによって、いくつかの結晶の素子は規定より欠けるかもしれないが、これは許される」(IECの公告によって)。老化問題の最も良い解決方法はメーカーとユーザーの間の密接な協議次第です。武漢泰晶電子科学技術有限公司はユーザーの使う条件あるいは要求規範に合て試験または検証できます。
d)総周波数差
指定される1種あるいは多種の原因で、仕事の周波数は公称周波数に対し最大の許可偏差です。それが調整周波数差、温度周波数差、老化などの要素より引き起こした仕事の周波数の総合的な変化です。武漢泰晶電子科学技術有限会社は製品の規格にこの指標を採用しません。
12、零温度係数点(Z.T.C)
それはは周波数の温度の特性の曲線に周波数が零度まで変化する温度です。屈曲点とも言われています。普通は恒温水晶の指標の要求に応用することです。
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