晶體濾波器設(shè)計(jì)

時(shí)間：2010-04-21 23:29:50

關(guān)鍵字：濾波器設(shè)計(jì) 晶體濾波器石英晶體帶寬

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[導(dǎo)讀]晶體濾波器以高頻率穩(wěn)定度和頻率衰減特性陡峭震現(xiàn)在濾波技術(shù)中，晶體濾波器主要由特殊設(shè)計(jì)的石英諧振器構(gòu)成，天然石英晶體器少而昂貴，現(xiàn)代用水熱法培育人造石英晶體技術(shù)相當(dāng)成熟且能成批生產(chǎn)，如性能良好的壓電晶體

圖5.1-9 幾種切型的頻率溫度特性曲線(xiàn)

由圖可知AT切型在-55~+85度之間頻率變化都很小，特別是在-20~+40度范圍內(nèi)，頻率基本上與溫度無(wú)關(guān)。

2、石英諧振器等交電路及電抗頻率特性

（1）石英諧振器等效電路模擬晶體諧振點(diǎn)附近情況，它相當(dāng)于一個(gè)串聯(lián)諧振電路，因此可用集中參數(shù)LS、CS、RS來(lái)等效，LS稱(chēng)之動(dòng)態(tài)電感，CS稱(chēng)之動(dòng)態(tài)電容，RS稱(chēng)之動(dòng)態(tài)電阻，其基頻等效電路見(jiàn)圖5.1-10

圖5.1-10 石英諧振器基頻等效電路

圖中右邊支路的電容C0稱(chēng)為石英諧振器的靜電容。它是以石英為介質(zhì)在兩極板間形成的電容，其容量主要決定于石英片尺寸和電極面積，可用下式表示；

式中E為石英的介電常數(shù)；S為極板面積；D為石英片厚度。

C0一般在幾皮法到幾十皮法之間。

石英晶體的Q值非常高，是一般LC振蕩回路遠(yuǎn)所不及，Q值與動(dòng)態(tài)參數(shù)關(guān)系為

目前廣泛使用的AT切型密封諧振器Q值，一般為（50~300）*10的3次方，而精密型的Q值可達(dá)（1~5）*10的8次方。

（2）石英諧振器等效電路電抗頻率特性由等效電路可知，有兩個(gè)諧振角頻率，一為左支路的串聯(lián)諧振角頻率WS，即石英片本身自然角頻率

另一石英諧振器的并聯(lián)諧振角頻率

當(dāng)忽略動(dòng)態(tài)電阻RS的影響時(shí)，由石英晶體和等效電路可求其效電抗X。

其電抗頻率特性曲線(xiàn)示于圖5.1-11。

圖5.1-11 石英諧振器電抗頻率特性

由圖5.1-11可見(jiàn)當(dāng)W大于WPW、W小于WS時(shí)電抗JX為容性；當(dāng)W在WS、WP之間時(shí)，電抗JX為感性。

石英晶體濾波器工作時(shí)，石英晶體兩個(gè)諧振頻率之間的寬度，通常決定濾波器的通帶寬度。為要加寬濾波器的通帶寬度，則必須加寬石英晶體兩諧振頻率之間的寬度，這通?？捎猛饧与姼信c石英晶體串聯(lián)或并聯(lián)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

表5.1-8示出部分石英晶體的主要性能。

差接橋型帶通晶體濾波器

設(shè)計(jì)晶體濾波器也有兩種方法：一是影象參數(shù)法；另一是有效參數(shù)法（即綜合法）。綜合法是目前廣泛采用的有效方法。在許多現(xiàn)代電子設(shè)備中應(yīng)用最多的是帶通晶體濾波器，按其頻帶分類(lèi)有察窄帶、中等帶寬、寬帶三類(lèi)，其相對(duì)帶寬分別為小于0.1%以下、0.1%~1%和大于1%。

帶通晶體濾波器中，以差接橋型或稱(chēng)之格型應(yīng)用最為普遍，差接橋型電路實(shí)際上是惠斯登電橋電路。其典型形式有以下兩種：

1、窄帶差接橋型帶通晶體濾波器此種濾波器的零件參數(shù)是由網(wǎng)絡(luò)綜合法設(shè)計(jì)計(jì)算得出的。先將全極點(diǎn)歸一化低通LC梯型電路轉(zhuǎn)換成帶通梯型電路，然后再由巴爾特勒特中剖定理，將梯型電路變換差接型電路或橋型電路或橋型電路，并用晶體諧振器等效來(lái)實(shí)現(xiàn)。窄帶差接橋型帶通晶體濾波器電路的設(shè)計(jì)請(qǐng)參閱文獻(xiàn)（7）。

2、寬帶差接橋型帶通晶體濾波器的設(shè)計(jì) 表5.1-9列出了個(gè)設(shè)計(jì)公式和例子。