水晶振动子振动原理幻灯片.ppt

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1、水晶振水晶振动动子振子振动动原理原理1第1页，共25页，编辑于2022年，星期一前言前言壓壓電電效應效應機械機械應應力力偏極電偏極電荷荷逆逆壓壓電電效應效應電電 場場變變 形形天然水晶天然水晶PierreCuriePierreCurie1880PiezoelectriceffectdiscoveredbyJacquesandPierreCurie發現壓電效應發現壓電效應(水晶的壓電效應和逆壓電效應水晶的壓電效應和逆壓電效應)JacquesCurieJacquesCurie2第2页，共25页，编辑于2022年，星期一壓電現象壓電現象壓電現象逆壓電現象18801880年年法國法國物理物理學家居禮學

2、家居禮兄弟兄弟發現發現壓電現象壓電現象 在在水晶水晶的的結晶結晶上施予上施予機械機械壓壓力、表面力、表面會會產產生生電電荷荷。（。（壓壓電現象）電現象）相對地在水晶上印加電場相對地在水晶上印加電場（電（電壓壓）會造成會造成水晶變形水晶變形。（逆。（逆壓壓電現象）電現象）3第3页，共25页，编辑于2022年，星期一特性穩定的計時元件特性穩定的計時元件手機正確度為手機正確度為手機正確度為手機正確度為0.10.10.10.1秒秒秒秒/日以内日以内日以内日以内（於於於於日常的使用環境日常的使用環境日常的使用環境日常的使用環境）特特有有的的共振共振頻率頻率依賴依賴切切割方向位置割方向位置、形状（、形状（

3、尺尺寸、厚寸、厚度等度等）運用於振盪線運用於振盪線路路可取得可取得極穩定的頻率極穩定的頻率高高高高穩穩穩穩定定定定產產產產品年品年品年品年才僅才僅才僅才僅秒秒秒秒的的的的誤差誤差誤差誤差持續穩定地持續穩定地振動振動推推力力鐘擺模型鐘擺模型水晶振動子水晶振動子水晶振動子水晶振動子振盪線振盪線振盪線振盪線路路路路4第4页，共25页，编辑于2022年，星期一振盪模式振盪模式寬度縱向震盪模式寬度縱向震盪模式長度縱向震盪模式長度縱向震盪模式扭轉震盪模式扭轉震盪模式屈曲震盪模式屈曲震盪模式5第5页，共25页，编辑于2022年，星期一振盪模式振盪模式厚度剪波震盪模式厚度剪波震盪模式輪廓剪波震盪模式輪廓剪波震

4、盪模式寬度縱向震盪模式寬度縱向震盪模式長度縱向震盪模式長度縱向震盪模式結合寬度結合寬度.長度縱向震盪模式長度縱向震盪模式6第6页，共25页，编辑于2022年，星期一水晶水晶CUTCUT與其温度特性與其温度特性頻率頻率温度特性曲線温度特性曲線-400-350-300-250-200-150-100-50050100-50-40-30-20-100102030405060708090100110 120温度温度（）頻率頻率変化率変化率f/Ff/F（1010-6-6）ATCutATCutDTCutDTCutNTCutNTCut+5+5 XCutXCutBTCutBTCutCTCutCTCut8第8页

5、，共25页，编辑于2022年，星期一Motion Of A Thickness Shear CrystalCLICK ON FIGURETO START MOTIONThickness Shear ModeATCutATCutCLICK ON FIGURETO START MOTION9第9页，共25页，编辑于2022年，星期一板與温度特性板與温度特性10第10页，共25页，编辑于2022年，星期一板的振盪形態板的振盪形態11第11页，共25页，编辑于2022年，星期一板的振盪形態板的振盪形態ZZX X12第12页，共25页，编辑于2022年，星期一板的振盪形態板的振盪形態13第13页，共25

6、页，编辑于2022年，星期一板的振盪形態板的振盪形態14第14页，共25页，编辑于2022年，星期一水晶振動子和太鼓是不同東西？水晶振動子和太鼓是不同東西？15第15页，共25页，编辑于2022年，星期一板的振盪形態板的振盪形態16第16页，共25页，编辑于2022年，星期一人工水晶人工水晶晶棒晶棒切切割割去除晶去除晶種種研磨研磨晶晶片切片切割割(A)水晶振動子的製造工程（）水晶振動子的製造工程（）19第19页，共25页，编辑于2022年，星期一化學蝕刻化學蝕刻蒸着蒸着搭載接着搭載接着頻率頻率調整調整封止封止印字印字出出貨貨(A)洗浄乾燥洗浄乾燥老化老化検査検査水晶振動子的製造工程（）水晶振動

7、子的製造工程（）20第20页，共25页，编辑于2022年，星期一水晶振動子的内部構造水晶振動子的内部構造HC-49/UHC-49/UAT-49AT-49DSX631SDSX631SSUPPORTSUPPORT溶接溶接CAPCAPBASEBASE21第21页，共25页，编辑于2022年，星期一起動震盪與負性阻抗起動震盪與負性阻抗為什麼依靠為什麼依靠為什麼依靠為什麼依靠負性負性負性負性阻抗可以阻抗可以阻抗可以阻抗可以起動起動起動起動振盪振盪振盪振盪？機械振動機械振動機械振動機械振動的形式的形式的形式的形式n n 振盪線振盪線振盪線振盪線路路路路的的的的動作動作動作動作可以用鐘擺的擺可以用鐘擺的擺可

8、以用鐘擺的擺可以用鐘擺的擺動動動動等等等等機械機械機械機械性性性性振動振動振動振動來比來比來比來比喻喻喻喻。n n一般一般一般一般正在擺動的鐘擺正在擺動的鐘擺正在擺動的鐘擺正在擺動的鐘擺.由於有由於有由於有由於有空空空空氣阻抗氣阻抗氣阻抗氣阻抗、摩擦、摩擦、摩擦、摩擦等阻抗損失等阻抗損失等阻抗損失等阻抗損失、所以擺動所以擺動所以擺動所以擺動會愈來愈弱會愈來愈弱會愈來愈弱會愈來愈弱。阻抗愈阻抗愈阻抗愈阻抗愈大大大大.則愈則愈則愈則愈早早早早衰緩衰緩衰緩衰緩、阻抗愈小阻抗愈小阻抗愈小阻抗愈小.則愈慢則愈慢則愈慢則愈慢衰衰衰衰緩緩緩緩。若鐘擺運動的阻抗損若鐘擺運動的阻抗損若鐘擺運動的阻抗損若鐘擺運動

9、的阻抗損失都消失的話失都消失的話失都消失的話失都消失的話、將可將可將可將可永久永久永久永久持續擺動持續擺動持續擺動持續擺動。n n 阻抗損失會對於鐘擺的阻抗損失會對於鐘擺的阻抗損失會對於鐘擺的阻抗損失會對於鐘擺的運動方向運動方向運動方向運動方向及反方向及反方向及反方向及反方向產產產產生生生生作用。作用。作用。作用。若在與若在與若在與若在與運動方向同運動方向同運動方向同運動方向同方向方向方向方向上設定阻抗的話上設定阻抗的話上設定阻抗的話上設定阻抗的話、反而擺動會愈來愈大反而擺動會愈來愈大反而擺動會愈來愈大反而擺動會愈來愈大。此組抗此組抗此組抗此組抗值值值值可稱為負性可稱為負性可稱為負性可稱為負性

10、,因其並非因其並非因其並非因其並非自然自然自然自然存在存在存在存在、而是須供應能量而是須供應能量而是須供應能量而是須供應能量.負性阻負性阻負性阻負性阻抗才得以成立抗才得以成立抗才得以成立抗才得以成立。時間時間時間時間変変変変位位位位運動方向運動方向運動方向運動方向阻阻阻阻抗力抗力抗力抗力衰衰衰衰緩鐘擺的緩鐘擺的緩鐘擺的緩鐘擺的振動振動振動振動22第22页，共25页，编辑于2022年，星期一起動震盪與負性阻抗起動震盪與負性阻抗阻阻阻阻抗抗抗抗0 0 0 0（+）方方方方絶絶絶絶對對對對値大値大値大値大()方方方方絕絕絕絕對對對對値大値大値大値大依阻抗依阻抗依阻抗依阻抗変化（、）変化（、）変化（、

11、）変化（、）的震盪的震盪的震盪的震盪振幅振幅振幅振幅形態形態形態形態23第23页，共25页，编辑于2022年，星期一起動震盪與負性阻抗起動震盪與負性阻抗n n 為實現為實現為實現為實現負負負負性性性性抵抗、抵抗、抵抗、抵抗、需要增加檢測需要增加檢測需要增加檢測需要增加檢測運動方向運動方向運動方向運動方向的功能的功能的功能的功能、以及在所檢測的以及在所檢測的以及在所檢測的以及在所檢測的運動方向運動方向運動方向運動方向.施施施施力力力力相相相相同方同方同方同方向向向向的功能的功能的功能的功能。n n 振盪線路上振盪線路上振盪線路上振盪線路上振動子端子間振動子端子間振動子端子間振動子端子間的的的的電

12、電電電壓壓壓壓.以電容來以電容來以電容來以電容來分分分分壓壓壓壓.於於於於一一一一方檢測震盪方檢測震盪方檢測震盪方檢測震盪方向方向方向方向後後後後.輸入輸入輸入輸入反転増幅器反転増幅器反転増幅器反転増幅器.再將再將再將再將増幅増幅増幅増幅的輸出加到另的輸出加到另的輸出加到另的輸出加到另一一一一邊的電容邊的電容邊的電容邊的電容.即可控制增加振幅即可控制增加振幅即可控制增加振幅即可控制增加振幅。C2RfC1Rd24第24页，共25页，编辑于2022年，星期一n n 在在在在振動子振動子振動子振動子上接續上接續上接續上接續直列直列直列直列阻抗阻抗阻抗阻抗（）、（）、（）、（）、阻阻阻阻抗値抗値抗値抗値一旦變一旦變一旦變一旦變大大大大到一定到一定到一定到一定的阻的阻的阻的阻抗値以上抗値以上抗値以上抗値以上.振動子振動子振動子振動子即停止震盪即停止震盪即停止震盪即停止震盪。停止震盪停止震盪停止震盪停止震盪前前前前的阻的阻的阻的阻抗値抗値抗値抗値即為即為即為即為負性負性負性負性阻阻阻阻抗抗抗抗值值值值。不不發發振振加入阻抗加入阻抗.故故振幅減少振幅減少正正常發常發振振起動震盪與負性阻抗起動震盪與負性阻抗25第25页，共25页，编辑于2022年，星期一