頻率
石英晶體的頻率取決于其振動模式(基波或泛音),該模式的諧波以及石英板的物理尺寸.利用諧波和模式,晶體工程師可以設計出頻率范圍為1.0MHz的晶體.至250MHz.
在1.0MHz及以上的AT切割晶體.通常是剪切振動器,其頻率由石英板的厚度決定.像吉他弦一樣,石英板越薄,頻率越高.必須考慮的另一個因素是D:T比或直徑與厚度.由于振動能量發生在石英板的中心,將能量限制在一個小區域內使得板難以振動.最佳D:T等于或大于70:1.在比率為40:1或更小時,板的阻抗開始增加并使裝置難以振動.D:在給定頻率下的T與可以使用的支架的尺寸有直接關系.通常,給定模式中的較低頻率設備需要較大的封裝,較高頻率的設備可以以相同的模式放置在較小的封裝中.

振動石英晶體同時激發多種模式.這些附加模式或泛音是基本模式/頻率的奇數倍,即:3X,5X,7X,9X......等.可以理解的是,他們被稱為第3,第5,第7,第9等等泛音或模式.例如,制造的晶體工作頻率為10MHz.基本模式還將具有30MHz,50MHz,70MHz,90MHz等振動模式.
通過使用泛音/模式,晶體工程師能夠克服板幾何的物理限制,將頻率范圍擴展到250MHz.同時,更高的同時確保設備的尺寸幾乎保持很小.
通常使用扁平坯料技術和機械研磨工藝的基本模式對于約40MHz是實用的.相應的泛音將是第三泛音到120MHz第五泛音到200MHz.第7次泛音到280MHz.等等.
350MHz的基本模式.通過環形支撐的諧振器技術,即化學銑削,可以實現這一目標.基本模式約為200MHz.具有理論上相應的第三泛音到600MHz是實用的.現有技術的測量技術將基波和泛音諧振器的實際頻率范圍限制在約250MHz.

INVERTED-MESA環支持的諧振器幾何

頻率與封裝尺寸
如頻率部分所述,石英板直徑與厚度之間存在關系.最佳地,具有D:T=/>70:1的無限制真空將具有最小阻抗.當您限制并試圖將振動能量捕獲到板的中心時,器件的阻抗會增加.阻抗的增加是最小的,直到達到40:1的D:T.在40:1和更小時,阻抗急劇上升,使諧振器面臨無法開始或保持振動的風險.諸如造型或斜切的加工步驟可以減輕阻抗的上升,但是它不能完全消除該問題.
與此現象相關,支架選擇成為關鍵問題,因為特定設計頻率的D:T可能不允許制造具有阻抗的裝置,該阻抗將允許在寬范圍的驅動水平上啟動和振動.
保持器選擇的關鍵性的一個例子是2.000MHz的基本模式AT諧振器.板的大致厚度為0.033英寸.D:T為40:1時,板的直徑為1.33英寸.顯然它不適合任何可用的標準金屬支架.該裝置是通過輪廓(鏡片成形)空白來“能量捕獲”的候選者.在實踐中,設計人員會選擇HC-36支架和0.600“直徑的設計用于此設計,D:T僅為18:1.典型的Rs約為55歐姆.選擇較小的支架,HC-43和直徑為0.350英寸的板將導致諧振器的典型Rs為350歐姆.
下表提供了特定持有人類型的較低基本頻率限制:

1/5