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研究生:高祿彬
研究生(外文):Kao, Lu-Pin
論文名稱:石英振盪器AT切型角度與電極面積之特性分析及其電路匹配之方法。
論文名稱(外文):Characteristic Analysis of Quartz Resonators AT-Cut Angle and Eleltrode Pad Area, and Method of Matching Circuit
指導教授:鄭慕德
指導教授(外文):Jeng, Mu-Der
口試委員:譚仕煒溫員林潘彥良鄭慕德
口試委員(外文):Tan, Shih-WeiWen, Yuan-LinPan, Yen-LiangJeng, Mu-Der
口試日期:2016-07-13
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:73
中文關鍵詞:石英振盪器牽引率AT切型溫度曲線G.Fast
外文關鍵詞:Crystal oscillatorPulling rangeAT-CutTemperature CurveG.Fast
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自從Cady於1921年製作了第一個石英晶體振盪器,業界對石英晶體振盪器的產業運用越來越廣,如QCM感測,基礎通信設備,工業/自動化,汽車電子,消費性電子,網路設備,資訊電腦設備,甚至外太空用品等都需使用。而為何會有這麼多的產業使用石英晶體振盪器。乃是因為石英振盪晶體是高精度及高穩定性之發振元件。石英晶體振盪器相當於電路的心臟,頻率就相當於電路的脈搏,所以準確的頻率及振盪的穩定性是非常重要。但由於大部分的工程師對石英晶體振盪器的特性及電路運用並不清楚。故時有產品當機,無法工作,頻偏過大,甚至燒毀情形發生。這都是因為對石英振盪器不了解所造成。

本研究的目的在透過對石英振盪器的特性分析,來建立一個簡單的石英振盪電路匹配設計流程,使工程師能依此流程設計振盪電路,以降低或避免電路設計不良率,使產品不會因錯誤的設計而造成公司的損失。
其次針對G.Fast產品要求,找出最適合G.Fast產品之石英振盪器的電極面積大小及AT切型之切割角度。
Since Cady produced the first quartz crystal oscillator in 1921, Crystal has been more widely used, such as QCM sensing, basic communications equipment, industrial / automation, automotive electronics, consumer electronics, network equipment, computer equipment, and even outer space equipment needed. Why are quartz crystal oscillators so useful in industries? That's because the crystal oscillators work with high precision and high stability. Quartz crystal oscillator is the heart of a circuit, and the frequency is the pulse, So the accuracy and the stability of the frequency are both important. However,most of the engineers aren't familiar with quartz oscillators. They can't solve problems such as crashing,frequency shift, and may even burn the machine.
So we design a research based on quartz oscillator to matching the SOP of quartz oscillators. Therefore,we can reduce the adverse rate and minimize the company losses. For G.Fast product requirements, to find the suitable size of the electrode area and the suitable angle of an AT-Cut.
摘要…………………………………………………………………………………………………………………………………………I
Abstract……………………………………………………………………………………………………………………………II
目次…………………………………………………………………………………………………………………………………………Ⅳ
圖目次……………………………………………………………………………………………………………………………………Ⅵ
表目次…………………………………………………………………………………………………………………………………Ⅷ
第一章 緒論…………………………………………………………………………………………………………………………1
1.1研究背景…………………………………………………………………………………………………………………………1
1.2動機及目的……………………………………………………………………………………………………………………2
1.3論文貢獻…………………………………………………………………………………………………………………………4
1.4論文架構…………………………………………………………………………………………………………………………6
第二章 相關背景知識………………………………………………………………………………………………………7
2.1文獻探討…………………………………………………………………………………………………………………………7
2.2 G.fast數位用戶迴路技術…………………………………………………………………………………13
2.3石英振盪器特性介紹………………………………………………………………………………………………15
2.4皮爾斯振盪電路.………………………………………………………………………………………………………17
2.5石英晶體參數解釋.…………………………………………………………………………………………………18
2.6石英振盪電路分析重點…………………………………………………………………………………………20
2.7石英振盪器不同切型之溫度曲線………………………………………………………………………22
2.8石英振盪器的Pulling range(牽引率)………………………………………………………23
2.9石英晶體的AT切型晶片之切割方法及製造流程…………………………………………24
2.10石英振盪器製造流程……………………………………………………………………………………………32
2.11石英振盪器溫特測試……………………………………………………………………………………………36
第三章 AT切型角度與電極面積大小之特性分析及振盪電路匹配方法研究…39
3.1 AT切型石英振盪器溫度特性分析實驗方法…………………………………………………39
3.2石英振盪器的牽引率 (Pulling range)實驗方法…………………………………41
3.3石英振盪電路匹配方法…………………………………………………………………………………………43
第四章 研究成果……………………………………………………………………………………………………………44
4.1 AT切型不同分割角度之頻偏vs溫度曲線分析……………………………………………44
4.2電極面積大小與牽引率(Pulling range)關係之結果分析………………55
4.3石英振盪器L1及C1與CL關係之研究結果………………………………………………………60
第五章 結論與未來展望…………………………………………………………………………………………………67
5.1結論…………………………………………………………………………………………………………………………………67
5.2未來展望…………………………………………………………………………………………………………………………69
參考文獻………………………………………………………………………………………………………………………………70
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