本發(fā)明屬于電子
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種石英晶體諧振器等效電路參數(shù)的測量方法。
背景技術(shù)：
：石英晶體的等效電路可以用BVD(Butterworth-VanDyke)模型表示。目前有一些方法可以計算石英晶體的等效參數(shù)，最常用的是串聯(lián)負(fù)載電容法。石英晶體的BVD等效電路模型如圖1所示，其中L1、C1和R1分別是石英晶體諧振器的動態(tài)電感、動態(tài)電容和動態(tài)電阻，C0是石英晶體諧振器的靜態(tài)電容。目前一般常用的串聯(lián)負(fù)載電容法是通過測試不帶串聯(lián)電容的串聯(lián)諧振頻率fr和加了串聯(lián)電容后的串聯(lián)諧振頻率fR，根據(jù)公式進(jìn)行近似計算得到C1和C0?，F(xiàn)有的測量石英晶體等效參數(shù)的方法，理論上都有近似，只適合于高Q值的諧振器。并且不能測量全部4個參數(shù)L1、C1、R1和C0。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種不存在任何的近似，即使在Q值低的情況下也不會出現(xiàn)理論誤差，而且可以測量全部4個參數(shù)的石英晶體諧振器等效電路參數(shù)的測量方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種石英晶體諧振器等效電路參數(shù)的測量方法，包括以下步驟，A、測量諧振器的相頻曲線圖，并找到圖中的零相位點，即得到并聯(lián)諧振角頻率ωa和串聯(lián)諧振角頻率ωr；B、諧振器串聯(lián)一個電容CL，并測量其相頻曲線圖，得到串聯(lián)電容CL后的并聯(lián)諧振角頻率ωA和串聯(lián)諧振角頻率ωR；C、通過上述四個頻率值和下式得到諧振器的靜態(tài)電容C0、動態(tài)電容C1、動態(tài)電感L1和動態(tài)電阻R1；C0=CLωR2ωA2-ωr2ωa2(ωA2+ωR2-ωa2-ωr2)2-1(ωR2ωA2ωr2ωa2-1)-1]]>C1=(ωR2ωA2ωr2ωa2-1)(C0+CL)]]>L1=1ωrωaC11+C1C0]]>R1=L12L1C1+1L1C0-ωa2-ωr2]]>式中：CL為串聯(lián)電容，單位F；C0為靜態(tài)電容，單位FC1為動態(tài)電容，單位F；L1為動態(tài)電感，單位H；R1為動態(tài)電阻，單位Ω。進(jìn)一步的是，所述諧振器可以是石英，也可以是聲表面波(SAW)、鉭酸鋰等多種可等效為BVD模型的壓電諧振器。進(jìn)一步的是，所述諧振器可以為任一種可等效為BVD模型的壓電諧振器。發(fā)明的有益效果是：與通常方法近似計算得到的L1、C1、C0相比，本方法得到的L1、C1、C0沒有理論誤差，同時本方法還得到了R1，從而實現(xiàn)了通過頻率測量所有等效參數(shù)；這也可使得石英晶體微天平(QCM)的測量從單一測量頻率發(fā)展到測量等效參數(shù)；本方法不僅沒有理論誤差，而且待測量是頻率，有擺脫大型儀器的潛力。附圖說明圖1是串電容后的諧振器的BVD等效電路模型圖；圖2是本發(fā)明實施例的仿真框圖；圖3是本發(fā)明實施例實測的相頻曲線圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。本發(fā)明的一種石英晶體諧振器等效電路參數(shù)的測量方法，包括以下步驟，A、首先定義ωa為并聯(lián)諧振角頻率，ωr為串聯(lián)諧振角頻率，通過網(wǎng)絡(luò)分析儀實測出諧振器的相頻曲線圖，找到相頻曲線圖中的零相位點，即得到并聯(lián)諧振角頻率ωa和串聯(lián)諧振角頻率ωr；B、然后再在諧振器串聯(lián)一個電容CL后,根據(jù)圖1可將其轉(zhuǎn)換為等效電路，并定義ωA為串聯(lián)電容后并聯(lián)諧振角頻率，ωR為串聯(lián)電容后串聯(lián)諧振角頻率；C、再通過網(wǎng)絡(luò)分析儀實測出串聯(lián)電容CL后諧振器的相頻曲線圖，再在相頻曲線圖中找到零相位點，得到串聯(lián)電容CL后的并聯(lián)諧振角頻率ωA和串聯(lián)諧振角頻率ωR；D、根據(jù)如下的諧振器的諧振頻率計算公式和串聯(lián)電容后振蕩器等效參數(shù)的計算公式：ωa=1L1C1+12L1C0-R122L12+[1L1C1+12L1C0-R122L12]2-1L12C12-1L12C1C01/2]]>ωa=1L1C1+12L1C0-R122L12+[1L1C1+12L1C0-R122L12]2-1L12C12-1L12C1C01/2]]>ωA=ρ1+ρ12-1L12C12(1+C1C0)(1+C1C0+CL)]]>ωR=ρ1-ρ12-1L12C12(1+C1C0)(1+C1C0+CL)]]>其中還包括以下公式進(jìn)行求解：ρ1=1L1C1+12L1C0-R122L12+12L1(C0+CL)]]>然后將上述五個計算公式聯(lián)立求解可得到諧振器的靜態(tài)電容C0、動態(tài)電容C1、動態(tài)電感L1和動態(tài)電阻R1的計算公式：C0=CLωR2ωA2-ωr2ωa2(ωA2+ωR2-ωa2-ωr2)2-1(ωR2ωA2ωr2ωa2-1)-1]]>C1=(ωR2ωA2ωr2ωa2-1)(C0+CL)]]>L1=1ωrωaC11+C1C0]]>R1=L12L1C1+1L1C0-ωa2-ωr2]]>式中：CL為串聯(lián)電容，單位F；C0為靜態(tài)電容，單位F；C1為動態(tài)電容，單位F；L1為動態(tài)電感，單位H；R1為動態(tài)電阻，單位Ω；E、最后將步驟A中得到并聯(lián)諧振角頻率ωa、串聯(lián)諧振角頻率ωr和步驟C中串聯(lián)電容CL后得到的并聯(lián)諧振角頻率ωA、串聯(lián)諧振角頻率ωR這四個值帶入步驟D中得到的諧振器靜態(tài)電容C0、動態(tài)電容C1、動態(tài)電感L1和動態(tài)電阻R1的計算公式，即可得到靜態(tài)電容C0、動態(tài)電容C1、動態(tài)電感L1和動態(tài)電阻R1。其中諧振器可以是石英晶體諧振器，也可以是聲表面波(SAW)、鉭酸鋰等多種BVD模型的諧振器。實施例1利用ADS(AdvancedDesignsystem)軟件進(jìn)行了仿真實驗，仿真框圖如圖2所示。將仿真頻率帶入上述聯(lián)立求解得到的四個公式，可得到計算結(jié)果如表1。表1CL(pF)R1(Ω)L1(mH)C1(fF)C0(pF)1062.29768.79480.20013.2055實施例2利用安捷倫E5062A網(wǎng)絡(luò)分析儀實測出了一個石英晶體諧振器的相頻曲線圖，如圖3所示。將實測諧振頻率帶入上述聯(lián)立求解得到的四個公式，可得到計算結(jié)果如表2所示，表2CL(pF)R1(Ω)L1(mH)C1(fF)C0(pF)1.898.4631457.870.1737563.50666利用以往的近似計算方法即下式計算得到的參數(shù)如表3，fR=fr1+C1C0+CL]]>表3R1(Ω)L1(mH)C1(fF)C0(pF)未知1450.690.1746163.53763實驗結(jié)果表明，本方法計算的L1、C1、C0與通常方法計算的L1、C1、C0是基本一致的，這符合在高Q情況下的預(yù)期，同時本方法還得到了R1，從而實現(xiàn)了通過頻率測量所有等效參數(shù)?？墒沟檬⒕w微天平(QCM)的測量從單一測量頻率發(fā)展到測量等效參數(shù)。本方法不僅沒有理論誤差，而且待測量是頻率，有擺脫大型儀器的潛力。當(dāng)前第1頁1 2 3