Главная  Пьезоэлектрический резонатор 

[0] [1] [2] [3] [ 4 ] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38]

•буква указывает, какое направление l ть дшииы, ширины и» толщины 1имеет то ребро кристаллического B.pj..swa. которое жит осью первого его поворота из пoлoжen... • ,

ориентации. Последующие буквы, если они имеются, покйлыдаг вокруг каких ребер кристаллического элемента производятся тальные повороты.

Числа, которые проставляются после букв через косые лини обозначают последовательно углы первого, второго и третьег поворотов. Угол поворота считается положительным, если пова рот будет происходить горотив часовой стрелки. В обозначени угла поворота обязательно указывается знак направления повс рота ( + ) ,или (-).

R табл. 1.2 и введены условные обоз!начен1ия типовых

i -•)йсгаллических элементов, на рис. 1.17 и 1.18-

. .1С111>/йщие им изображения срезов.

Поворот вокруг толщины кристаллического элемента s обозначается буквой а°, поворот вокруг длины кристаллического элемента I - буквой р°, поворот вокруг ширины кристаллического» элемента Ъ - буквой у°- Углы поворота измеряются в градусах и минутах.

ух .





tyb/-f


X угЬ/-у°

0 IfJ

Рис. 1.17. Примеры изображения одиоповоротиых типовых срезов кристалли-ских элементов и соответствующие им условные обозначения



yxbl/-fAj3 б)

yxbl/f/Ji" в)



yxblAf S г;

Рис. 1.18. Примеры изображения двухповоротиых типовых срезов крясталлв-ческих элементов и соответствующие им условные обозначения

1.6. ХАРАКТЕРИСТИКА СРЕЗОВ КВАРЦЕВЫХ ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТОВ И ВОЗБУЖДАЕМЫЕ В НИХ ВИДЫ КОЛЕБАНИЙ

Для возбуждения колебаний к пьезоэлементу подводится через электроды переменное напряжение. Пьезоэлемент, обладающий обратным пьезоэффектом, начинает колебаться синхронно с приложенным напряжением. Амплитуда колебания пьезоэлемента максимальна на резонансной частоте, определяемой его геометрическими размерами. Во время колебаний пьезоэлемента его форма изменяется относительно линии или плоскости, проходя-Щ.НХ через геометрический центр пьез;оэлемента, причем эта линия или плоскость не испытывает деформации. На ней распола-



таются узловые точки (колебательных В0»л; , .v,na;p,„efpn

торые в •процессе колебания пьезоэлемента!о: к

ными. Для уменьшения потерь на трение пьезоэлемёнт лреийтс? в держателе кварцевого резонатора ребрами электродов или стру нами, припаянными к его металлическим обкладкам в узловые точках колебаний. Крепление в других точках вносит значительное затухание в колебания пьезоэлемента. Различны1М В1идам колебаний соответствует свое особое расположение узловых точек.

В пьезоэлементах различных срезов могут быть возбуждень четыре основных вида колебаний.

1. Продольные колебания (сжатие-растяжение), ироисходя-

щие по длине (рис. 1.19, а). Размер, определяющий частоту кoe-ти - лтиня ,r.,„..,SцJJJЙ вид колебаний, возбуждае\

срезов л-г/s/-18°30, xys/ + 5

пьезоэлементах .х:-среза, Jfi/s +8°307±34°.

4--------1 /



Узел

Рие. 1.19. Продольные колебания по длине (а), колебания сдвига по толщине (б), колебания сдвига по контуру для прямоугольных (в) и квадратных (г) кристаллических элементов, колебания изгиба по грани {д)

2а. Колебания сдвига по толщине (поперечные колебания). Размер, определяющий частоту колебаний, - толщина. На рис. 1.19,6 показаны эти колебания, возбуждаемые в пьезоэлементах (/-среза, срезов yxlj+35°15 и ух11~-А9°.

26. Колебания сдвига по контуру (по грани). Для прямоугольных пьезоэлементов они показаны на рис. 1.19, в, для квадратных пьезоэлементов - на рис. 1.19, г. Здесь сдвиги углов происходят ПО грани в плоскости колебаний. Контурный размер определяет 28

час: .емента. Пьезоэлемент испытывает ра-

стя "с:. ..лиагонали {АА) и сжатие по другой {ББ),

прич.ч деформации совершаются одновременно. Это более сложные колебания, возбуждаемые в пьезоэлементах срезов ух1/-5\° и ух1/+38°. .

3. Колебания изгиба (изгиб пьезоэлементов в ллоскости колебаний), происходящие то грани (рис. 1.19, д) или толщине в различных плоскостях. Колебания изгиба происходят в срезах xysl + 5° и xi/s + 8°307±38°.

4. Колебания кручения, которые можно возбудить в (пьезоэлементах, имеющих форму бруска (стержня). Для возбуждения этих колебаний к (бруску (подводятся четыре электрода, расположенные на четькрех гранях в одной плоскости.

Вид колебаний определяется срезом пьезоэлемента, числом и расположением электродов. Например, колебания изгиба по грани, как и продольные колебания, могут быть возбуждены в пьезоэлементах одного и того же среза, если особым образом расположить на них электроды, (рис. 1.20). При;пайка струн к электродам производится в четырех узловых точках на расстоянии 0,224/ от конца пьезоэлемента.


Рис. 1.20. Расположение электродов в узловых точках пьезоэлемента

Каждому срезу пьезоэлементов соответствует определенный )сновной вид (колебаний. К основным колебаниям -пьезоэлемента lacTo присоединяются и другие нежелательные виды колебаний.

Вырезая определенным образом ориентированные относительно христаллографическнх осей пьезоэлементы, можно получить описанные выше виды колебаний, при которых параметры пьезоэле-«ентов будут наилучшим образом соответствовать требованиям.

Косые срезы. Как уже отмечалось, срезы, перпендикулярные кристаллографическим осям, не дают воз1можности получить (кварцевые резонаторы с достаточно стабильными (параметрами. Это заставило искать другие срезы. Ими оказались так называемые Косые срезы, вырезанные под различными углами поворота к кристаллографическим осям. Таких срезов в настоящее время много, они найдены экспериментально.

Плоскость этих срезов не -составляет прямого угла ни с одной из кристаллографических осей. Косые срезы yxl/-{-35°15, yxlf-49°, yxll+38°, yxl/-51° - это х-срезы, повернутые вокруг оси X. Удоб- Нее всего использовать срезы, полученные однократным поворотом вокруг одной из (Кристаллографических осей. Косыми срезами являются также ррез r/x/s/-f 5ГЗО/-}-45° и ряд других.



Для различных диапазонов частот "ъуются пьезоэле-: ты различных срезов. Выбор среза для иол, -"чя лн-арцерп зонатора с нужной частотой колебания - чрсоизыч... .сл,;а.ны этап в технологическом процессе, так как от Него зависит не тол ко ряд параметров пьезоэлемента, но и его размеры. Умело выбц рая срезы иьезоэлементов (их количество исчисляется многим десятками), можно охватить весь диапазон необходимых на прак тике частот - от сотен герц до 100 МГц и выше. Как правило; для получения частот выше 25 МГц используются высшие гармонические частоты механических колебаний шьезоэлементов.

Пределом для изготовления высокочастотных пьезоэлеменТов, работающих иа основной частоте, является их мехаиичеокая троч ность, так как толщина высокочастотных пьезоэлементов составт ляет всего несколько десятков микрометров и обработка такю пьезоэлементов !представляет -большие трудности.

1.7. ТИПЫ КВАРЦЕВЫХ РЕЗОНАТОРОВ

Кварцевые резонаторы различаются не только то виду колеба НИИ пьезоэлементов, но и по форме последних, числу электродов к наружных выводов. Каждой форме пьезоэлементов шар-цевых резонаторов соответствует один или несколько видов колебаний:

а) пьезоэлементам прямоугольной формы - продольные и поперечные колебания, колебания сдвига по контуру и толщине, колебания изгиба;

б) пьезоэлементам круглрй формы и линзам - продольные и поперечные колебания, колебания сдвига по толщине;

в) брускам (стержням) -квадратного или близкого к квадратному поперечного сечения - колебания изгиба или кручения.

По числу электродов кэарцевые резонаторы делятся на двух-, трех- и четырехполюсные, а по числу наружных выводов из баллона - на двух-, четырех-, семи-, восьми- и девятивьгводные. И рис. 1.21-1.23 даны схемы соединения электродов кварцевых ре зонаторов с выводами.

1.8. КЛАССИФИКАЦИЯ И СИСТЕМА УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КВАРЦЕВЫХ РЕЗОНАТОРОВ

Классификация, система условных обозначений, габаритные и присоедини-] тельные размеры кварцевых резонаторов регламентируются стандартами СССР.?

В течение последних 20 лет происходили изменения в классификации и1 обозначениях пьезоэлектрических кварцевых резонаторов, которые можно раз-] делить на три этапа, характеризующиеся выпуском новых стандартов иа квар- цевые резонаторы.

С 1958 г. был введен ГОСТ 6503-58 «Резонаторы пьезоэлектрические кварцевые». Пьезоэлектрические кварцевые резонаторы обозначались символом РПК - резонаторы пьезокварцевые. Этот стандарт разделил все кварцевые резонаторы иа восемь типов:


Число

форма пьезоэлемента

Прямоугольная,

"lfnlii нригпая или

Прямоугольная пластина

6 0 0

6о со

7 2 3 4

бруоон

о 6 2

йо оо

босо

1 г г и








Рис. 1.21. Схема соединения электродов двухполюсных, кристаллических элементов с наружными выводами резонаторов



[0] [1] [2] [3] [ 4 ] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38]

0.0006