等效于壓電陶瓷諧振子的固定電容值課件

1、2、石英晶體的切割圖2.3.2 石英晶體的各種切割方式（a）X切割 （b）Y切割 （c）AT切割2.3 常用濾波器2.3.1、石英晶體濾波器2.3一、石英晶體的物理特性圖2.3.1 石英晶體的形狀及橫斷面圖1、石英晶體的結(jié)構(gòu) 石英晶體諧振器是由石英晶體切片而成。各種晶片按與各軸不同角度切割而成。圖2.3.2就是石英晶體幾種常用的切片方式。 晶片經(jīng)制作金屬電極，按放于支架并封裝即成為晶體諧振器元件。3、石英晶體的電特性（1）石英晶體特有的正、反兩種壓電效應(yīng) 正壓電效應(yīng)：沿電軸或機(jī)械軸加張力或壓力，則在垂直于電軸的兩個面上產(chǎn)生正、負(fù)電荷。 負(fù)壓電效應(yīng)：在垂直于電軸的兩個面上加交變電壓時，沿電軸或機(jī)

2、械軸產(chǎn)生彈性變形（伸張或壓縮），稱為機(jī)械振動。（2）石英晶體具有諧振回路的特性。 （3）具有較小的頻率溫度特性。2.3.1圖（a）是考慮基頻及各次泛音的等效電路。二、石英諧振器的等效電路及阻抗特性1、等效電路2.3.1圖2.3.3 晶體諧振器的等效電路（a）包括泛音在內(nèi)的等效電路 （b）諧振頻率附近的等效電路 （c）電路符號彈性體的質(zhì)量，值很大， 為（幾十m幾十）H；彈性體的彈性模數(shù)，值較小，為（0.010.1）pF；機(jī)械摩擦和空氣阻尼引起的損耗，值很小，為（幾幾十）晶體作為介質(zhì)的靜態(tài)電容。其數(shù)值一般為（幾幾十)pF，較大。 與石英片厚度、介電常數(shù)、極板面積有關(guān)。由于各諧波頻率相隔較遠(yuǎn)，相互影

3、響很小。對于某一具體應(yīng)用（如工作于基頻或工作于泛音），只須考慮該頻率附近的電路特性，因此可以用圖（b）等效。2、諧振頻率串聯(lián)諧振頻率： 并聯(lián)諧振頻率： 式中 兩頻率之間的間隔為2.3.1晶體的主要特點是它的等效電感特別大，而等效電容特別小。晶體諧振器的品質(zhì)因數(shù)為很大，為（幾萬幾百萬） 圖2.3.3（b）所示等效電路的阻抗一般表示式為上式在忽略后可簡化為2.3.13、晶體的等效阻抗當(dāng)晶體作濾波器使用時，決定了濾波器的通帶寬度。圖1.3.4 晶體諧振器的電抗曲線2.3.1 晶體諧振器與一般振蕩回路比較，有以下幾個明顯的特點： 晶體在工作頻率附近阻抗變化率大，具有很高的并聯(lián)諧振阻抗。 晶體的諧振頻率

4、和非常穩(wěn)定。這是因為、由晶體尺寸決定，由于晶體的物理特性、它們受外界因素（如溫度、震動等）的影響小。 有非常高的品質(zhì)因數(shù)。而普通LC振蕩回路的值只能到幾百。2.3.14、石英晶體的特點2.3.2 陶瓷濾波器2.3.2 利用陶瓷材料的壓電效應(yīng)構(gòu)成.單片陶瓷濾波器又稱為單端口陶瓷濾波器。圖2.3.5 單片陶瓷濾波器的等效電路和符號 (a)等效電路 (b)單端口符號圖 (c)雙端口符號圖顯然，具有與石英相同的諧振特性，其 值高于LC回路，低于石英晶體。等效于壓電陶瓷諧振子的固定電容值；電感 電容 電阻分別相當(dāng)于機(jī)械振動時的等效質(zhì)量、等效彈性模數(shù)和等效阻尼。2.3.3、表面聲波濾波器(自學(xué))2.3.3

5、表面聲波濾波器的結(jié)構(gòu)如圖1.3.7所示。圖2.3.7 表面聲波濾波器結(jié)構(gòu)示意圖 電信號由交叉指形換能器轉(zhuǎn)換成聲波。換能器的工作原理是利用壓電襯底對電場作用時的膨脹和收縮效應(yīng)。1.3.3、表面聲波濾波器電場是由沉積在壓電襯底表面的兩個平行交錯(即交叉指形)的薄膜金屬電極上的電位差形成的。一個時變電信號(交流信號源供給)輸入，引起壓電襯底振動，并沿其表面產(chǎn)生聲波。嚴(yán)格地說，傳輸?shù)穆暡ㄓ斜砻娌ê腕w波，但主要是表面波。在壓電襯底的另一端可用第二個叉指形換能器將聲波轉(zhuǎn)換成電信號。 簡單工作原理2.3.3 沿彈性體表面?zhèn)鬟f的聲波，有n節(jié)換能器，（n+1）個電極或 個周期段。指間距b、指寬a決定聲波波長 。

6、換能器頻率，周期段長（波長）： 傳播速度。2.3.3當(dāng)外加信號頻率 時，各節(jié)所發(fā)出的表面波同相迭加，振幅最大，總振幅（為每節(jié)所激發(fā)聲波強(qiáng)度振幅）。當(dāng)偏離，強(qiáng)度減?。ㄔ蚴歉?振幅不變，但相位變化）。2.3.3表面聲波濾波器的幅頻特性為具有的函數(shù)形式，（）。式中 目前表面聲波濾波器的中心頻率可在10MHz1GHz之間，相對帶寬為，插入損耗最低僅幾個dB，矩形系數(shù)可達(dá)1.2。 圖2.3.8所示為一接有聲表面波濾波器的預(yù)中放電路，濾波器輸出端與一寬帶放大器相接。圖2.3.8 聲表面波濾波器與放大器連接 2.3.32.4 寬帶阻抗變換網(wǎng)絡(luò)（自學(xué)）自學(xué)要求：1、傳輸線變壓器與普通變壓器的區(qū)別？ 影響傳輸線變壓器上、下限頻率的主要因素是什么自學(xué)要求：2、傳輸線變壓器的繞制方法與普通變壓器的繞制方法、結(jié)構(gòu)、接地方式等有什么不同？3、理想傳輸線變壓器的條件是什么？理想情況下傳輸線變壓器的特性阻抗是否呈純阻？4、傳輸