專利名稱：壓電晶體諧振器和包含該諧振器的fm檢測(cè)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓電晶體諧振器和包含這種壓電晶體諧振器的FM檢測(cè)電路。
最終產(chǎn)品中的鑒別器溫度系數(shù)(foTC)為25ppm/℃量級(jí)，這相當(dāng)于在100℃溫度范圍內(nèi)約為28kHz的頻率變化和在150℃溫度范圍內(nèi)約為40kHz的頻率變化。另外，在以前適用的鑒別器中，在20℃以上的溫度下，頻率變化傾向于更大些。因此，可靠的工作溫度范圍上限通常被設(shè)定為60℃，以便滿足對(duì)foTC的通常要求，通常要求假定產(chǎn)生±300kHz的變化。
為了克服上述問(wèn)題，公開號(hào)為63-283215的日本待審專利公開了一種裝置，其中使電容器與鑒別器(壓電晶體諧振器)串聯(lián)，鑒別器電容的溫度系數(shù)和電容器電容的溫度系數(shù)滿足一個(gè)預(yù)定的關(guān)系，使得鑒別器中與溫度變化有關(guān)的頻率相關(guān)特性的變化被電容器的溫度特性抵消，從而減少頻移。
另外，日本登記的實(shí)用新型2501521公開了一種橋式電路，其中電阻器分別連接到該電路的三端，鑒別器(壓電晶體諧振器)連接到其余一端，其中，把溫度特性與鑒別器相當(dāng)?shù)碾娙萜髋c一個(gè)電阻器并聯(lián)。
然而，每一種建議都需要在鑒別器之外使用電容器，因此需要控制電容器的溫度特性，這樣增加了不確定性。這樣，難以提供滿足要求之溫度特性的FM檢測(cè)電路。
按照本發(fā)明的最佳實(shí)施例，提供一種壓電晶體諧振器，其中壓電材料的電容溫度系數(shù)εTC、帶寬比Δf/fo、諧振頻率的溫度系數(shù)FrTC、抗諧振頻率的溫度系數(shù)FaTC，以及中心頻率溫度系數(shù)的目標(biāo)值α滿足如下關(guān)系式|(FrTC+FaTC)/2+K×εTC×(Δf/fo)|≤α ......(1)其中K＝按Fr與Fa之間的中點(diǎn)阻抗確定的系數(shù)；εTC＝A×(在測(cè)量溫度范圍內(nèi)電容的變化量)/(參考溫度下的電容×測(cè)量的溫度范圍)；Δf/fo＝(參考溫度下的Fa-參考溫度下的Fr)/(參考溫度下的fo)；FrTC＝A×(在測(cè)量溫度范圍內(nèi)Fr的變化量)/(參考溫度下的Fr×測(cè)量的溫度范圍)；FaTC＝A×(在測(cè)量溫度范圍內(nèi)Fa的變化量)/(參考溫度下的Fa×測(cè)量的溫度范圍)；以及對(duì)于正溫度系數(shù)A為系數(shù)+1，對(duì)于負(fù)溫度系數(shù)A為系數(shù)-1。
按照這一最佳實(shí)施例，因?yàn)閴弘姴牧线x擇為使電容器的溫度系數(shù)和抗諧振頻率的溫度系數(shù)彼此抵消，所以，使得與溫度變化相關(guān)的中心頻率fo的變化量大大減小，即中心頻率的溫度系數(shù)FoTC被減小。這樣，壓電晶體諧振器具有較寬的可靠工作溫度范圍，這樣使得包含這種壓電晶體諧振器的裝置具有較寬的可靠工作溫度范圍。另外，因?yàn)椴恍枰獑为?dú)連接電容器，用以改善溫度特性，所以使結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，并獲得所希望的溫度特性。
在用封裝樹脂密封的壓電晶體諧振器中，除了壓電晶體諧振器的溫度系數(shù)之外，還考慮與封裝樹脂應(yīng)力有關(guān)的中心頻率溫度系數(shù)RfoTC，以便滿足如下的關(guān)系式
|(FrTC+FaTC)/2+K×εTC×(Δf/fo)+RfoTC|≤α......(2)因此，消除了封裝樹脂的溫度系數(shù)的影響，以便在使用封裝樹脂密封的壓電晶體諧振器中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的溫度特性。
本發(fā)明的另一個(gè)最佳實(shí)施例提供一種計(jì)算壓電晶體諧振器溫度系數(shù)的方法，其中，由壓電材料的電容溫度系數(shù)εTC、帶寬比Δf/fo、諧振頻率的溫度系數(shù)FrTC、和抗諧振頻率的溫度系數(shù)FaTC按下面的近似表達(dá)式計(jì)算中心頻率的溫度系數(shù)foTC。
foTC＝(FrTC+FaTC)/2+K×εTC×(Δf/fo) ......(3)其中K＝根據(jù)Fr和Fa之間的中點(diǎn)阻抗確定的系數(shù)；εTC＝A×(在測(cè)量溫度范圍內(nèi)電容的變化量)/(參考溫度下的電容×測(cè)量的溫度范圍)；Δf/fo＝(參考溫度下的Fa-參考溫度下的Fr)/(參考溫度下的fo)；FrTC＝A×(在測(cè)量溫度范圍內(nèi)Fr的變化量)/(參考溫度下的Fr×測(cè)量的溫度范圍)；FaTC＝A×(在測(cè)量溫度范圍內(nèi)Fa的變化量)/(參考溫度下的Fa×測(cè)量的溫度范圍)；以及對(duì)于正溫度系數(shù)A為系數(shù)+1，對(duì)于負(fù)溫度系數(shù)A為系數(shù)-1。
在用封裝樹脂密封的壓電晶體諧振器中，除了壓電晶體諧振器的溫度系數(shù)之外，還考慮封裝樹脂的應(yīng)力的中心頻率的溫度系數(shù)RfoTC，以便根據(jù)如下表達(dá)式計(jì)算所述中心頻率的溫度系數(shù)foTCfoTC＝(FrTC+FaTC)/2+K×εTC×(Δf/fo)+RfoTC......(4)因此，通過(guò)壓電材料的電容溫度系數(shù)εTC、帶寬比Δf/fo、諧振頻率的溫度系數(shù)FrTC、和抗諧振頻率的溫度系數(shù)FaTC能夠容易地計(jì)算出壓電晶體諧振器的溫度系數(shù)foTC，這樣簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。
中心頻率溫度系數(shù)的目標(biāo)值α最好是18ppm/℃。具體地說(shuō)，假設(shè)中心頻率fo＝10.7MHz，如果最終產(chǎn)品中壓電晶體諧振器的中心頻率溫度特性foTC在±18ppm/℃范圍內(nèi)，這相當(dāng)于在150℃溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生大約±29kHz的頻率變化，例如-40℃至105℃的工作溫度范圍是可靠的。即與可靠工作溫度范圍的上限為60℃的現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明將上限提高到105℃。
根據(jù)Fr和Fa之間的中點(diǎn)阻抗確定的系數(shù)K例如為0.225。在將中心頻率fo設(shè)定成阻抗為1kΩ的壓電晶體諧振器中，利用K＝0.225，中心頻率的溫度系數(shù)foTC與諧振頻率的溫度系數(shù)FrTC和抗諧振頻率的溫度系數(shù)FaTC的平均值之間的差基本上與電容量的溫度特性εTC和帶寬比的乘積成比例，這樣就能精確地計(jì)算中心頻率的溫度系數(shù)foTC。
本發(fā)明的另一個(gè)最佳實(shí)施例提供一種包含橋式電路的FM檢測(cè)電路，它具有與所述橋式電路的三端相連的電阻，并將上述壓電晶體諧振器連接到剩余一端，其中，在所述橋式電路的一對(duì)相反結(jié)點(diǎn)間輸入FM中頻信號(hào)，并在另一對(duì)相反結(jié)點(diǎn)間得到輸出。
因此，中心頻率的溫度特性fo穩(wěn)定，這樣能夠提高FM檢測(cè)電路的可靠工作溫度范圍。
圖1是說(shuō)明本發(fā)明原理的頻率阻抗特性圖；圖2是導(dǎo)出根據(jù)本發(fā)明的表達(dá)式的特性圖；圖3是本發(fā)明第一最佳實(shí)施例壓電晶體諧振器的分解透視圖；圖4A和4B分別是以橋式電路形式實(shí)現(xiàn)的移相器電路圖和相位特性圖；圖5是表示圖3所示壓電晶體諧振器的阻抗特性和相位特性圖線；圖6是現(xiàn)有技術(shù)壓電晶體諧振器的阻抗特性和相位特性圖線；圖7A和7B分別是按照所述實(shí)施例的壓電晶體諧振器和現(xiàn)有技術(shù)的壓電晶體諧振器的溫度特性圖線；圖8A和8B分別是根據(jù)第二最佳實(shí)施例壓電晶體諧振器的正向截面和側(cè)向截面視圖。
通常，在壓電陶瓷材料中，終端之間電容的溫度系數(shù)εTC是正值，即隨著溫度的提高電容增大。具體地說(shuō)，隨著溫度的升高，由于電容的溫度特性，使壓電晶體諧振器的阻抗減小，從而中心頻率fo移向高頻端(用fo′表示)，如圖1中的虛線所示。在本例中，將中心頻率fo設(shè)定在阻抗為1kΩ的地方。另一方面，諧振頻率的溫度系數(shù)FrTC和抗諧振頻率的溫度系數(shù)FaTC為負(fù)值。因此，當(dāng)溫度升高時(shí)，頻率FrTC和FaTC降低，如圖1中的點(diǎn)劃線所示，從而中心頻率fo移向低頻端(用fo″表示)。由于這些漂移彼此抵消，所以，使與溫度變化相關(guān)的中心頻率fo的變化量大大降低，這樣大大改善中心頻率fo的溫度系數(shù)foTC。
因此，發(fā)明人測(cè)量了電容的溫度系數(shù)εTC、帶寬比Δf/fo、諧振頻率的溫度系數(shù)FrTC、和抗諧振頻率的溫度系數(shù)FaTC，以及各種壓電晶體材料的中心頻率的溫度系數(shù)foTC，發(fā)現(xiàn)了它們之間的特定關(guān)系。
具體地說(shuō)，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)中心頻率的溫度系數(shù)foTC與諧振頻率的溫度系數(shù)FrTC和抗諧振頻率的溫度系數(shù)FaTC的平均值之間的差與電容量的溫度系數(shù)εTC和帶寬比Δf/fo的乘積成比例。也就是說(shuō)，由諧振頻率的溫度系數(shù)FrTC、抗諧振頻率的溫度系數(shù)FaTC、電容的溫度系數(shù)εTC和帶寬比Δf/fo能夠近似計(jì)算中心頻率的溫度系數(shù)foTC。
于是，通過(guò)根據(jù)所述的比例關(guān)系確定電容的溫度系數(shù)εTC、帶寬比Δf/fo、諧振頻率的溫度系數(shù)FrTC、和抗諧振頻率的溫度系數(shù)FaTC，可使最終產(chǎn)品的溫度系數(shù)foTC保持在中心頻率的溫度系數(shù)foTC的目標(biāo)值α范圍內(nèi)。
表1分別示出使用五種類型的PZT壓電晶體材料A至E的厚度剪切變化模式的壓電晶體諧振器的溫度系數(shù)和帶寬比。每種壓電晶體諧振器的中心頻率fo出現(xiàn)在阻抗為1kΩ的地方(fo＝10.7MHz)。
表1
表1中的A表示使用現(xiàn)成的用于鑒別器的壓電晶體材料的壓電晶體諧振器，B至E表示為該試驗(yàn)制備的新的壓電晶體諧振器。
表2示出樣品A至E中每一種的電容溫度系數(shù)εTC和帶寬比Δf/fo的乘積及中心頻率的溫度系數(shù)foTC與諧振頻率的溫度系數(shù)FrTC和抗諧振頻率的溫度系數(shù)FaTC的平均值之間的差，這些數(shù)據(jù)是利用表1中的溫度系數(shù)和帶寬比得出的。
表2
圖2用示出表2中的樣品A至E中的每一種，水平軸表示電容溫度系數(shù)εTC與帶寬比Δf/fo的乘積，縱軸表示中心頻率的溫度系數(shù)foTC與諧振頻率的溫度系數(shù)FrTC和抗諧振頻率的溫度系數(shù)FaTC的平均值之間的差。
如圖2所示，所有樣品A至E的數(shù)值在同一條直線y＝0.225x上。也就是說(shuō)，中心頻率的溫度系數(shù)foTC近似表示如下foTC＝(FrTC+FaTC)/2+0.225×εTC×(Δf/fo)通過(guò)確定電容溫度系數(shù)εTC、帶寬比Δf/fo、諧振頻率的溫度系數(shù)FrTC、和抗諧振頻率的溫度系數(shù)FaTC，使它們滿足下面的關(guān)系式，對(duì)于中心頻率的溫度系數(shù)目標(biāo)值α而言，可以實(shí)現(xiàn)壓電晶體穩(wěn)定的溫度特性。
|(FrTC+FaTC)/2+0.225×εTC×(Δf/fo)|≤α表達(dá)式(3)和(1)是上述表達(dá)式的一般形式。
在上述例子中，使用系數(shù)k＝0.225，因?yàn)閴弘娋w諧振器的中心頻率fo出現(xiàn)在阻抗為1kΩ的地方。然而，隨著壓電晶體諧振器中心頻率fo出現(xiàn)在不同阻抗值處，系數(shù)k的值不同。
在包含橋式電路的FM檢測(cè)電路中，根據(jù)檢測(cè)IC內(nèi)的電阻R1、R2和R3的阻抗，確定與中心頻率fo相關(guān)的阻抗。因此，與中心頻率fo相關(guān)的阻抗隨IC(的R)不同。然而，因?yàn)镕M檢測(cè)電路的多數(shù)IC的R大約為1kΩ(差別約為200至300Ω)，對(duì)于阻抗穩(wěn)定在z＝1kΩ時(shí)所產(chǎn)生的頻率，大多數(shù)IC能夠獲得優(yōu)良的溫度特性。
表3示出根據(jù)上述表達(dá)式計(jì)算的溫度系數(shù)foTC與實(shí)際測(cè)量的溫度系數(shù)foTC的比較。
如表3所示，計(jì)算的值與測(cè)量值近似，這證明本發(fā)明表達(dá)式(1)和(3)的精確性。此外，與用現(xiàn)成材料制得的壓電晶體諧振器A比較，用新制備的材料制成的壓電晶體諧振器B至E表現(xiàn)出優(yōu)良的溫度特性，尤其是壓電晶體諧振器B至D。
表3
圖3示出作為芯片型鑒別器D形式實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明第一最佳實(shí)施例的壓電晶體諧振器，。
鑒別器D包括絕緣基板1；由比如玻璃膠制成的框形絕緣層5，它設(shè)置在所述基板1上面；壓電元件6，通過(guò)導(dǎo)電膠4固定并與設(shè)在基板1上的電極2和3連接；阻尼元件7和8，由比如硅酮橡膠制成，涂在壓電元件6的上表面和兩側(cè)表面；金屬蓋9，通過(guò)粘合劑(未示出)固定到基板1的絕緣層5上，并封閉壓電元件6。
壓電元件6是能量阱厚度剪切變化模式的元件，它包括條形壓電基板6a。在壓電基板6a的上表面和下表面，在中心區(qū)域彼此相對(duì)地設(shè)置電極6b和6c。電極6b和6c通過(guò)壓電基板6a的相應(yīng)端的邊緣延伸到相對(duì)的主面。壓電基板6a的材料是PZT材料。
圖4A示出FM檢測(cè)電路所用移相器電路的一個(gè)例子。所述移相器電路由橋式平衡電路構(gòu)成，包括與三端相連的三個(gè)電阻R1、R2和R3和連接到剩余一端的鑒別器D。電阻R1、R2和R3中每一個(gè)的阻值均為1kΩ，鑒別器D的中心頻率fo出現(xiàn)在阻值為1kΩ的頻率處。在本最佳實(shí)施例中，中心頻率fo大約為10.7MHz。
圖4B示出輸出電壓Eo的相位變化。如圖4B所示，在中心頻率fo處，輸出電壓Eo相對(duì)于相應(yīng)的輸入電壓Ei偏移90°。
形成壓電元件6的PZT材料的特性如下諧振頻率的溫度系數(shù)FrTC＝-90ppm/℃；抗諧振頻率的溫度系數(shù)FaTC＝-25ppm/℃；電容溫度系數(shù)εTC＝+2430ppm/℃；帶寬比Δf/fo＝10％。
根據(jù)下面的公式確定FrTC、FaTC、εTC和Δf/fo，這些公式是以建立在-20℃至+85℃溫度范圍內(nèi)的測(cè)量基礎(chǔ)上的，參考溫度為+20℃FrTC＝A×(所述測(cè)量溫度范圍內(nèi)Fr的變化量)/(所述參考溫度下的Fr×測(cè)量的溫度范圍)；FaTC＝A×(所述測(cè)量溫度范圍內(nèi)Fa的變化量)/(所述參考溫度下的Fa×測(cè)量的溫度范圍)；以及εTC＝A×(所述測(cè)量溫度范圍內(nèi)電容的變化量)/(參考溫度下的電容×測(cè)量的溫度范圍)；Δf/fo＝(所述參考溫度下的Fa-所述參考溫度下的Fr)/(所述參考溫度下的fo)；其中系數(shù)A對(duì)于正溫度系數(shù)為+1，對(duì)于負(fù)溫度系數(shù)為-1。
把所述特性值代入表達(dá)式(3)，中心頻率的溫度系數(shù)foTC計(jì)算如下foTC＝(FrTC+FaTC)/2+k×εTC×(Δf/fo)＝(-90-25)/2+k×2430×0.1在中心頻率fo出現(xiàn)在阻值為1kΩ的壓電晶體諧振器中，k＝0.225，因此foTC＝-2.83ppm/℃。
由于中心頻率的溫度系數(shù)目標(biāo)值α設(shè)定為α＝18ppm/℃，所以|foTC|＝2.83ppm/℃充分小于目標(biāo)值α，而且表達(dá)式(1)被滿足。測(cè)得最終的FM檢測(cè)用芯片型鑒別器(如圖3所示)的溫度系數(shù)foTC大約為-3ppm/℃，從而表現(xiàn)出良好的溫度特性。
圖5示出根據(jù)圖3所示最佳實(shí)施例的芯片型鑒別器D在-30℃、20℃和85℃時(shí)的阻值特性和相位特性。
圖6示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的芯片型鑒別器在-30℃、20℃和85℃時(shí)的阻值特性和相位特性，如公開號(hào)為61-136630的日本待審實(shí)用新型專利申請(qǐng)中所公開的已知層狀結(jié)構(gòu)的芯片型壓電晶體諧振器，而且壓電元件的振蕩模式為厚度縱向振蕩模式。
如圖6所示，在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的芯片型鑒別器中，隨著溫度變化，阻值z(mì)＝1kΩ處的頻率變化。這就是導(dǎo)致foTC數(shù)值增大的一個(gè)因素。相反，在根據(jù)所述最佳實(shí)施例的芯片型鑒別器中，阻值z(mì)＝1kΩ處的頻率基本上保持不變，與溫度變化無(wú)關(guān)，如圖5所示。
圖7A示出根據(jù)圖5所示最佳實(shí)施例的芯片型鑒別器的溫度特性，圖7B示出根據(jù)圖6所示現(xiàn)有技術(shù)的芯片型鑒別器的溫度特性。
有如在圖7A和7B中所清楚地看到的那樣，在現(xiàn)有技術(shù)的芯片型鑒別器中，隨著溫度的升高，中心頻率fo顯著地變化，而在所述最佳實(shí)施例的芯片型鑒別器中，即使當(dāng)溫度升高到105℃時(shí)，中心頻率fo也基本上保持不變，因此表現(xiàn)出良好的溫度特性。
圖8示出本發(fā)明第二最佳實(shí)施例的壓電晶體諧振器。
用樹脂密封所述壓電晶體諧振器，并加鉛，與第一最佳實(shí)施例類似，第二最佳實(shí)施例的壓電晶體諧振器用作FM檢測(cè)用的鑒別器。
所述壓電晶體諧振器包括條形厚度剪切振動(dòng)模式的壓電元件10，其中心頻率fo＝10.7MHz。在壓電元件10的上表面和下表面的中心部分設(shè)有振動(dòng)電極10a和10b，在壓電元件10的兩端設(shè)有接線端電極10c和10d。鉛接線端子11和12通過(guò)焊錫13被裝到接線端電極10c和10d上。一個(gè)鉛端子11從壓電元件10的下表面向后彎折到上表面。壓電元件10的振動(dòng)電極10a和10b的周邊覆蓋有硅酮橡膠制成的彈性元件14，壓電元件10的整個(gè)周邊覆蓋有環(huán)氧樹脂構(gòu)成的封裝樹脂15。而且，封裝樹脂15的周邊覆蓋有由透明環(huán)氧樹脂構(gòu)成的表面樹脂16。
構(gòu)成壓電元件10的PZT材料的特性如下諧振頻率的溫度系數(shù)FrTC＝-90ppm/℃；抗諧振頻率的溫度系數(shù)FaTC＝-25ppm/℃；電容溫度系數(shù)εTC＝+2430ppm/℃；帶寬比Δf/fo＝10％。
另外，試驗(yàn)表明，與封裝樹脂14、15和16的壓縮應(yīng)力相關(guān)，中心頻率的溫度系數(shù)RfoTC約為+15ppm/℃。
與第一最佳實(shí)施例類似地計(jì)算FrTC、FaTC、εTC和Δf/fo。
把所述特性值代入表達(dá)式(4)，中心頻率的溫度系數(shù)foTC計(jì)算如下foTC＝(FrTC+FaTC)/2+0.225×εTC×(Δf/fo)+RfoTC＝(-90-25)/2+k×2430×0.1+15＝12.17ppm/℃由于中心頻率的溫度系數(shù)目標(biāo)值α為α＝18ppm/℃，所以|foTC|＝12.17ppm/℃充分小于目標(biāo)值α。測(cè)量最終的FM檢測(cè)電路所用的芯片型鑒別器(如圖8所示)的溫度系數(shù)foTC約為+12ppm/℃，因而與上述表達(dá)式非常一致。
因此，使用上述材料制成的鑒別器表現(xiàn)出良好的溫度特性。
雖然結(jié)合包含本發(fā)明之壓電晶體諧振器的FM檢測(cè)電路所用的鑒別器描述了最佳實(shí)施例，但是本發(fā)明并不限于這些，而且可將它用于利用Fr和Fa中點(diǎn)的壓電諧振器，例如利用Fr和Fa中點(diǎn)作為振蕩點(diǎn)的振蕩器。
另外，本發(fā)明壓電晶體諧振器的密封結(jié)構(gòu)并不限于使用如圖3所示的蓋密封或使用如圖8A和8B所示的樹脂密封，也可以使用類似于現(xiàn)有技術(shù)的層狀結(jié)構(gòu)。在這種情況下，因?yàn)椴皇褂梅庋b樹脂，按照表達(dá)式(3)計(jì)算中心頻率的溫度系數(shù)foTC。
再有，本發(fā)明壓電晶體諧振器的振動(dòng)模式也不限于厚度剪切振動(dòng)模式，而是也可以是比如厚度縱向振動(dòng)模式。
雖然上面描述了本發(fā)明的最佳實(shí)施例，但是應(yīng)該理解，顯然本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以進(jìn)行各種變化和改型，而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。因此，本發(fā)明的范圍完全由后面的權(quán)利要求書確定。
權(quán)利要求
1.一種壓電晶體諧振器，由壓電材料制成，其特征在于，所述壓電材料的電容溫度系數(shù)εTC、帶寬比Δf/fo、諧振頻率的溫度系數(shù)FrTC、抗諧振頻率的溫度系數(shù)FaTC，以及中心頻率溫度系數(shù)的目標(biāo)值α滿足如下關(guān)系式|(FrTC+FaTC)/2+K×εTC×(Δf/fo)|≤α其中K＝根據(jù)Fr和Fa之間的中點(diǎn)阻抗確定的系數(shù)；εTC＝A×(在測(cè)量溫度范圍內(nèi)電容的變化量)/(參考溫度下的電容×測(cè)量的溫度范圍)；Δf/fo＝(參考溫度下的Fa-參考溫度下的Fr)/(參考溫度下的fo)；FrTC＝A×(在測(cè)量溫度范圍內(nèi)Fr的變化量)/(參考溫度下的Fr×測(cè)量的溫度范圍)；FaTC＝A×(在測(cè)量溫度范圍內(nèi)Fa的變化量)/(參考溫度下的的Fa×測(cè)量的溫度范圍)；以及對(duì)于正溫度系數(shù)A為系數(shù)+1，對(duì)于負(fù)溫度系數(shù)A為系數(shù)-1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電晶體諧振器，其特征在于，α＝18ppm/℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電晶體諧振器，其特征在于，K＝0.225。
4.一種FM檢測(cè)電路，由橋式電路構(gòu)成，所述橋式電路包括與其中三端的連接電阻和與剩余一端連接的權(quán)利要求1所述的壓電晶體諧振器，其特征在于，在所述橋式電路的兩對(duì)相反結(jié)點(diǎn)中的一對(duì)間輸入FM中頻信號(hào)，并在所述兩對(duì)相反結(jié)點(diǎn)中的另一對(duì)相反結(jié)點(diǎn)間得到輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電晶體諧振器，其特征在于，還包括條形厚度剪切振動(dòng)模式的壓電元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電晶體諧振器，其特征在于，所述壓電晶體諧振器構(gòu)成芯片型鑒別器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓電晶體諧振器，其特征在于，所述芯片型鑒別器包括絕緣基板、設(shè)在絕緣基板上面的框形絕緣層、設(shè)在絕緣基板上的電極、通過(guò)導(dǎo)電膠固定到電極上的壓電元件、設(shè)在壓電元件上的阻尼元件，以及通過(guò)框形絕緣層固定到絕緣基板上的金屬蓋。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓電晶體諧振器，其特征在于，所述框形絕緣層由玻璃膠制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓電晶體諧振器，其特征在于，所述阻尼元件由硅酮橡膠制成。
10.一種壓電晶體諧振器，由壓電材料制成，并使用封裝樹脂密封，其中壓電材料的電容溫度系數(shù)εTC、帶寬比Δf/fo、諧振頻率的溫度系數(shù)FrTC、抗諧振頻率的溫度系數(shù)FaTC、與封裝樹脂的應(yīng)力有關(guān)的中心頻率溫度系數(shù)RfoTC，以及中心頻率的溫度系數(shù)的目標(biāo)值α滿足如下關(guān)系式|(FrTC+FaTC)/2+K×εTC×(Δf/fo)+RfoTC|≤α.其中K＝根據(jù)Fr和Fa之間的中點(diǎn)阻抗確定的系數(shù)；εTC＝A×(在測(cè)量溫度范圍內(nèi)電容的變化量)/(參考溫度的下電容×測(cè)量的溫度范圍)；Δf/fo＝(參考溫度下的Fa-參考溫度下的Fr)/(參考溫度下的fo)；FrTC＝A×(在測(cè)量溫度范圍內(nèi)Fr的變化量)/(參考溫度下的Fr×測(cè)量的溫度范圍)；FaTC＝A×(在測(cè)量溫度范圍內(nèi)Fa的變化量)/(參考溫度下的的Fa×測(cè)量的溫度范圍)；以及對(duì)于正溫度系數(shù)A為系數(shù)+1，對(duì)于負(fù)溫度系數(shù)A為系數(shù)-1。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的壓電晶體諧振器，其特征在于，α＝18ppm/℃。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的壓電晶體諧振器，其特征在于，K＝0.225。
13.一種FM檢測(cè)電路，由橋式電路構(gòu)成，具有與所述電路的三端相連的電阻，剩余的一端連接有如權(quán)利要求10所述的壓電晶體諧振器，其特征在于，在所述橋式電路的兩對(duì)相反結(jié)點(diǎn)中的一對(duì)間輸入FM中頻信號(hào)，在兩對(duì)相反結(jié)點(diǎn)中的另一對(duì)相反結(jié)點(diǎn)間得到輸出。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的壓電晶體諧振器，其特征在于，還包括條形厚度剪切振動(dòng)模式的壓電元件。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的壓電晶體諧振器，其特征在于，所述壓電晶體諧振器構(gòu)成芯片型鑒別器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的壓電晶體諧振器，其特征在于，所述芯片型鑒別器包括絕緣基板、設(shè)在絕緣基板上面的框形絕緣層、設(shè)在絕緣基板上的電極、通過(guò)導(dǎo)電膠固定到電極上的壓電元件、設(shè)在壓電元件上的阻尼元件，以及固定到絕緣基板上的金屬蓋。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的壓電晶體諧振器，其特征在于，所述框形絕緣層由玻璃膠制成。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的壓電晶體諧振器，其特征在于，所述阻尼元件由硅酮橡膠制成。
19.一種計(jì)算壓電晶體諧振器的溫度系數(shù)的方法，其特征在于，根據(jù)如下的近似表達(dá)式，由壓電材料的電容溫度系數(shù)εTC、帶寬比Δf/fo、諧振頻率的溫度系數(shù)FrTC、和抗諧振頻率的溫度系數(shù)FaTC計(jì)算中心頻率的溫度系數(shù)foTCfoTC＝(FrTC+FaTC)/2+K×εTC×(Δf/fo)其中K＝根據(jù)Fr和Fa之間的中點(diǎn)阻抗確定的系數(shù)；εTC＝A×(在測(cè)量溫度范圍內(nèi)電容的變化量)/(參考溫度下的電容×測(cè)量的溫度范圍)；Δf/fo＝(參考溫度下的Fa-參考溫度下的Fr)/(參考溫度下的fo)；FrTC＝A×(在測(cè)量溫度范圍內(nèi)Fr的變化量)/(參考溫度下的Fr×測(cè)量的溫度范圍)；FaTC＝A×(在測(cè)量溫度范圍內(nèi)Fa的變化量)/(參考溫度下的的Fa×測(cè)量的溫度范圍)；以及對(duì)于正溫度系數(shù)A為系數(shù)+1，對(duì)于負(fù)溫度系數(shù)A為系數(shù)-1。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的計(jì)算壓電晶體諧振器的溫度系數(shù)的方法，其特征在于，K＝0.225。
21.一種計(jì)算壓電晶體諧振器的溫度系數(shù)的方法，所述壓電晶體諧振器用封裝樹脂密封，其特征在于，根據(jù)如下的近似表達(dá)式，由壓電材料的電容溫度系數(shù)εTC、帶寬比Δf/fo、諧振頻率的溫度系數(shù)FrTC、和抗諧振頻率的溫度系數(shù)FaTC，以及與封裝樹脂的應(yīng)力有關(guān)的中心頻率的溫度系數(shù)RfoTC計(jì)算中心頻率的溫度系數(shù)foTCfoTC＝(FrTC+FaTC)/2+K×εTC×(Δf/fo)+RfoTC其中K＝根據(jù)Fr和Fa之間的中點(diǎn)阻抗確定的系數(shù)；εTC＝A×(在測(cè)量溫度范圍內(nèi)電容的變化量)/(參考溫度下的電容×測(cè)量的溫度范圍)；Δf/fo＝(參考溫度下的Fa-參考溫度下的Fr)/(參考溫度下的fo)；FrTC＝A×(在測(cè)量溫度范圍內(nèi)Fr的變化量)/(參考溫度下的Fr×測(cè)量的溫度范圍)；FaTC＝A×(在測(cè)量溫度范圍內(nèi)Fa的變化量)/(參考溫度下的的Fa×測(cè)量的溫度范圍)；以及對(duì)于正溫度系數(shù)A為系數(shù)+1，對(duì)于負(fù)溫度系數(shù)A為系數(shù)-1。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的計(jì)算壓電晶體諧振器的溫度系數(shù)的方法，其特征在于，K＝0.225。
全文摘要
在壓電晶體諧振器中,壓電材料的電容溫度系數(shù)ε
文檔編號(hào)H03H3/00GK1377134SQ02107590
公開日2002年10月30日 申請(qǐng)日期2002年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月27日
發(fā)明者池田吉宏, 沢井久仁雄 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所