【摘 要】
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石英晶体谐振器被广泛的运用于电子行业,为各种电子设备提供稳定的系统时钟,相较于由分立器件组成的谐振电路,石英晶体谐振器可达到很高的频率且具有很高的频率稳定度。石英晶体谐振器的电路特性可由BVD等效电路描述,其中包括动态电容、动态电阻、动态电感和静态电容。这些等效电参数反映石英晶体谐振器的谐振特性,与其结构与生产工艺相关。准确测量这些等效电参数对石英晶体谐振器的结构设计与生产工艺设计有重要的指导意义
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石英晶体谐振器被广泛的运用于电子行业,为各种电子设备提供稳定的系统时钟,相较于由分立器件组成的谐振电路,石英晶体谐振器可达到很高的频率且具有很高的频率稳定度。石英晶体谐振器的电路特性可由BVD等效电路描述,其中包括动态电容、动态电阻、动态电感和静态电容。这些等效电参数反映石英晶体谐振器的谐振特性,与其结构与生产工艺相关。准确测量这些等效电参数对石英晶体谐振器的结构设计与生产工艺设计有重要的指导意义,但现有的测量方法常采用一些近似过程,存在着理论误差。针对这一问题,进行了如下的研究工作:（1）通过理论推导的方法,提出了一种基于阻抗模-频率的无理论误差的BVD等效电参数计算方法。使用SPICE仿真验证了该方法,并使用了另一种无理论误差的计算方法进行对比。结果表明,本方法计算结果准确,并且在BVD等效电路的Q值小于600、不存在两个零相位频率点时,依然能计算出所有等效电参数。（2）实际测量中使用250B测试系统作为对比,对4组不同谐振频率的石英晶体谐振器进行了测试,利用拟合优度R~2评价等效电参数的计算曲线对测量曲线的拟合程度。结果表明使用本文方法所得的等效电参数对测量曲线的拟合优度R~2均大于0.99,相比250B测试的电参数对测量曲线的拟合程度更好。（3）设计了一种测试电路以测量石英晶体谐振器的阻抗-频率曲线。使用MATLAB建模仿真对信号处理模块进行了理论验证,在此基础上设计了测试电路的原理图、PCB的布局与布线,并且完成了测试电路的软件设计。使用该测试电路对5个不同谐振频率的石英晶体谐振器进行了测量。结果表明测试电路可较准确地获得相应的阻抗-频率曲线。
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