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]



М -резонаторы в металлическом корпусе с двумя- жестким" двумя гибкими выводами, двумя выводами для припайки « „ш гибкими"

выводами. Вид герметизации - пайка или холодная сварка, наибольшая высо- та 13,5 мм.*

П - резонаторы в металлическом корпусе с двумя жесткими вы: водами. Вид герметизации - пайка наибольшая высота 19,8 мм.

Т -резонаторы в металлическое корпусе с двумя выводами высотой.; 14,0-15,0 мм и четырьмя выводами; высотой 5,2-6,5 мм. Вид герметиза ции - холодная или конденсаториа. сварка,

У - резонаторы в металлическом корпусе с двумя выводами, высотой: 14,49-34,0 мм. Вид герметизации - пайка.

Д - резонаторы в стеклянном-корпусе с девятью жесткими выводами через 36° и девятью гибкими выводами высотой 29,0-114,3 мм.

Ж-резонаторы в стеклянное корпусе с двенадцатью гибкими выводами, высотой 22-68 мм.

.К - резонаторы в стеклянном корпусе с двумя жесткими выводами, на1[1большая высота 14,0-20,0 мм.

С - резонаторы в стеклянном корпусе с семью жесткими выводами через 45° и семью гибкими выводами, высотой 29,0-123,8 мм.

Ц-резонаторы в стеклянном корпусе с четырьмя гибкими выводами, высотой 40,0-85 мм,

Э - резонаторы в стеклянном. корпусе с восемью гибкими выводами, высотой 22,0-107 мм.

Некоторые типы кварцевых резонаторов представлены на рис, 1.25о-е;

В табл. 1.6 приводятся установленные обозначения типов резонаторов и соответствующие им обозначения по ранее действовавшим стандартам.


Рис. 1.25. Некоторые типы кварцевых резонаторов: а - герметизированные типов М и Б; б - вакуумные, малогабаритные типа С, семивыводные; в - то же типа Д, девятивыводные; г - то же типа Э, миниатюрные, с гибкими выводами; д - то же типа Ц, с жесткими выводами; е-то же в пластмассовом корпусе

1.9. ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ ПАРАМЕ7ГРЫ КВАРЦЕВЫХ РЕЗОНАТОРОВ

Кварцевый резонатор при -расчете внешних электрических цепей может быть заменен эквивалентным электричеаким колебательным контуром с соответствующими параметрами.

На 1рис. 1.26 показана зювивалеитная схе.ма ньезоэлектрическо--] го кварцевого резонатора. Эта электрическая схема имеет такое Же полное сопротивление, как и пьезоэлектрический кварцевый 38

~ " Т а б л и ц а 1.6

Обозначение по дей-

По гост 6503-67 а

Обозначение по ранее дейс-

Примечание

ствующим

ГОСТ 11599-67

твовавшим стандартам

стандартам

Б1, Б2, БЗ

РПК-7Г, nP2M-VII

Ml, М2, МЗ

РПК-7МГ, nP2M-VIlM

Д1, Д2

РПК-ЗВ, ПР2С-111

- -

1.»

С1, С2

РПК-4В, nP2C-IV

Ц2, ЦЗ

РПК-2В, ПР2С-11

«Дробь», nP2C-VIII

РПК-6Г, ПР2П-У1

В пластмассовом кожухе

РПК-1В, ПР2С-1

В стеклянном баллоне

с цоколем на 8 штырь-

резонатор на частотах, близких -к резонансной. Эмвивалентная схема кварцевого резонатора состоит из последовательно соединенных динамической индуктивности 1к, динамической емкости Ск, динамического сопротивления i?K, параллельно соединенных статической емкости кварцевого резонатора Со и статической емкости кварцедаржателя Сь Эквивалентные параметры этого контура, т. е. динамическпе эквивалентные индуктивность L, емкость С„ и активное сопротивление к, обусловленные механичеокими чолебаниями пьезоэлемента (пьезоэффектом), имеют численные :начения параметров ивар-цевого резонатора.


Рис. 1.26. Эквивалентная схема пьезоэлектрического кварцевого резонатора

Рис. 1.27. Зависимость сопротивления кварцевого резонатора от частоты

Такой эквивалентный кварцевому резонатору контур благода-\/ Ря высокой стабильности параметров обладает высокой стабильностью собственной резонансной частоты, которая не может быть Достигнута в контуре, состоящем из катушек самоиндукции, кон-



• денсаторов и резисторов. Стабильность 3KBHBaj,veHrHbix парам( ров является следствием стабильности характеристики «варпа к механической колебательной системы. Это свойство резонатс Еа";;»"ГстотьГ™ раснространения для стаб

Таблица 1

Частота резонатора кГц

Эквивалентные параметры резонаторов (вакуумн

Динамическая индуктив-

ность L, Гн

[Динамическое сопротивление кОм

5 6 9 14 20 25 30 40 60 150 300 500 800

1 500

2 000

3 000 5 000

10 000 15 000 20 000 100 ООО

Статическая емкое Cq, пФ, не более

25 000-15 000-10 000-4 000-1 000-800-500-400-200-20-10-6-5-1 - 0,3 - 0,09 - 0,02 - 0,003 - , 0,02 - 0,001 - 0,001 - 0,001-

- 120 ООО

- 60 000

- 45 000

- 25 000

- 15 000

- 10 000 -5000 -4000 -2000

- 1000 300

100

90 45

2,5 1

0,35 0,04 0,01 0,35 0,35

3-2-2-1,5-1,5-1. 0,8-0,5-0,4-0,3. 0,05-0,07-0,04-0,02\ 0,01 -0,007-0,005-0,003-0,001 -0,001 -0,001 -0,01 -

- 100

- 80

- 60

- 40

- 1,5

-0,4

-0,3

-0,1

-0,05

-0,03

-0,2

-0,2

-0,2

Примечание, Значения эквивалентных могут быть найдены интерполяцией.

параметров для промежуточных частот!]

Диапазон частот резонаторов, МГц

Эквивалентные параметры резонаторов (герметизированных)

Примечание

Динамическая индуктивность ij., Гн

Динамическое сопротивление Лд, кОм, не более

0,75 - 1 1 - 1,5 1.5-2 2-3 3 - 5 5-10 10-15 15 - 20

1 -45 1-45 0,3 - 6 0,09 - 2,5 0,02-1 0,003 - 0,35 0,02 - 0,04 0,002 - 0,04

1,3 0,6 0,4 0,3 0,1

0,08

0,05

0,05

Основная частот.]

15 - 20 20-100

0,001-0,01 0,001-0,35

0.2 0,2

Механические raji-МОНИКИ (3, 5, 7)

Примерные значения динамических эквивалентных параметров [закуумных кварцевых резонаторов для всего охватываемого диапазона частот указаны в табл. 1.7, для герметизированных резонаторов - в табл. 1.8. Обращает на себя внимание численный порядок этих величин. Пьезоэлементы разных срезов и типов характеризуются большими эквивалентными индуктивностями, доходящими у низкочастотных резонаторов до 120 кГн, и сопротивлением, доходящим до 100 кОм. Прн этом динамическая емкость неизмеримо меньше, а статическая емкость пьезоэлементов чаще всего находится в пределах 10-25 пФ.

1.10. РЕЗОНАНСНЫЕ ЧАСТОТЫ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ СХЕМЫ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КВАРЦЕВОГО РЕЗОНАТОРА

На рис. 1.27 показана зависимость сопротивления эквивалентной схемы пьезоэлектрического кварцевого резонатора от частоты. Эквивалентная схема (см. рис. 1.26) имеет две резонансные частоты частоту кварцевого резонатора прн последовательном резонансе, при которой обеспечивается ра-венство абсолютных значений реактивных сопротивлений последо-вательной ветви эквивалентной электрической схемы кварцевого -резонатора; частоту кварцевого резонатора нрн параллельном резонансе, три которой обеопечивается равенство абсолютных значений реактивных сопротивлений последовательной и пар;аллель«ой ветвей эквивалентной электричеакой схемы кварцевого резонатора.

Параметры эквивалентного кварцевому резонатору контура дают возможность определить эти частоты.

Частота fi соответствует последовательному резонансу в ветви к, С к. Як и равна

2jiKLkCk

При этой частоте электрическая эквивалентная схема кварцевого резонатора состоит из емкости Со и сопротивления Як (рис. 1.28).

Частота /г соответствует параллельному резонансу всего контура и равна

При этой Частоте электрическая эквивалентная схема кварцевого резонатора состоит из ветви Lk, Ск, Rk и параллельной емкости Со. Сопротивление ветви Lk, С„, R, имеет индуктиюный характер и представляет собой индуктивность L (рис. 1.29), равную



при частоте f\ реактивное сошротивление равно нулю. Междй частотой, близкой к частоте последовательного резонанса кварцед вого резонатора (fl), и частотой, близкой к частоте параллельно! резонанса (f2), реактивное сопротивление х положительно, т. имеет индуктивный характер, вне этой области - отрнцательноД т. е. имеет емкостный характер. В области от f\ до /"г реактивно! сопротивление кварцевого резонатора меняется от пуля до макси мального значения, частота при этом меняется в узких предела


Рис. 1.28. Эквивалентная схема пьезоэлектрического кварцевого резонатора при последовательном резонансе


Рис. 1.25. Эквивалентная схема пьезоэлектрического кварцевого резонатора при параллельном резонансе

Рис. 1.30. Расположение ша-\рика и конуоз нрипоя на струне: 1 - шарик из припоя; 2 - конус припоя

Так как именно в этой области наиболее сильно выражено стабилизирующее действие кварцевото резонатора, то она наиболее-предпочтительна.

Вообще стабилизирующее действие кварцевого резонатора,, обусловлено тем, что изменение индуктивности или «мжости элек-, трического контура, входящего вместе ic кварцевым резонатором в-] генерирующую схему, не может вызвать больших отклонений частоты, так как при этом резко меняется индуктивность резонатора (см. рис. 1.27), что компенсирует изменение индуктивности или емкости, происходящее в схеме.

Отношение резонансных частот

отсюда получим

/2 i = K1+(Ck/Co),

/2-/1

Обозначим разность, частот fj-fi=Af, тоца

где Af/fi - относительный интервал между резонансными частотами резонатора [10]. 42

Е-мкостное отношение кварцевого резонатора С„/Со, равное отношению динамической емкости кварцевого резонатора к его ста- -тйчеокой е.мкостн, характеризует разность частот при последовательном и параллельном резонансах кварцевого резонатора. Чем меньше отношение Ск/Со, тем ближе друг к другу частоты при последовательном и параллельном резонансах. Относительный интервал между резонансньими частотами зависит от типа и среза пьезоэлемента и вида используемых колебаний, а также от расположения электродов на пьезоэлементе.

Обратное отношение Со/Ск (емкостный коэффициент пьезоэлектрического кварцевого резонатора) характеризует резонатор; оно важно тем, что позволяет регулировать некоторые параметры кварцевого резонатора. Чем меньше это отношение, тем более активными будут колебания кварцевого резонатора в генераторной схеме.Отношение емкостей Со/С будет различно для разных срезов. Значения емкостного коэффициента для пьезоэлементов из .кристалла кварца 1ириведены в табл. 1.9.

Таблица 1.9

Срез

Вид колебаний

xysl+b"

ухИ+Г

8°=-1-34...-1-35,5° (AT) -ухИ-?," .в°=-47 ... -50° (ВТ) (/x -f-iP°/±45° f°=-4-51 ... 4-52° (CT) yxl!-r r=-51 ...-53° (ДТ) ухЦ-?" .р°=-1-36...+Зв° (CT) хуз1+Ъ°

Изгиб в плоскости YZ Изгиб в плоскости XY Сдвиг по толщине на основной частоте

То же

Продольные по ширине Сдвиг по контуру То же

Продольные по длине

200 800 250 250

(на гармониках п=3,5 и т. д.)

400 350 130

Когда резонатор помещен в схему, отношение Со/Ск становится равным (Со-НСн)/С„, где Сн - нагрузочная емкость (входная емкость схемы). Поскольку Сн можно регулировать, желательно иметь Со мальш, чтобы практически отношение можно было менять с помощью Сн. Обычно Со-ЬСн значительно больше



[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]

0.0005