Кварцевые резонаторы
Рис. 1. Кристалл β -кварца: а – идеализированная форма кварца; б – ориентация кристаллографических осей. вакуумном баллоне 4 или герметизированном кожухе для исключения влияния атмосферы КЭ вырезается из кристалла кварца в форме прямоугольной пластинки, бруска, диска или линзы Электромеханическиесвойства КЭ зависят как от его размеров и формы, так и от среза — ориентации относительно осей кристалла. Различают простые и косые срезы. У простых срезов плоскость среза перпендикулярна или оси X (это Х-срез), или оси Y (это Y-cрез) КЭ, соответствующие X и Y- срезам, имеют большие температурные коэффициенты частоты (ТКЧ).
а – вариант конструкции (1 – кристаллический элемент; 2 – кварцедержатель; 3 – выводы; 4 – баллон; 5 - электроды); б – кристаллический элемент с электродами. ТКЧ — это относительная нестабильность при изменении температуры на один градус Цельсия, причем ТКЧ Х-среза отрицательный (до — 3*10-5), a ТКЧ Y-среза -положительный (до 18*10-5). Закономерен был поиск косых срезов, при которых пъезоэлементы ориентированы иначе, чем X и Y-срезы, относительно кристаллографических осей. И были найдены срезы, для которых ТКЧ в некотором интервале температур близок к нулю. КЭ, помещенный между двумя электродами, образует пьезоэлемент (рис. 2.б). Электроды закрепляются определенным образом в узлах механических колебаний пьезоэлемента, чтобы не увеличивать его затухания. Габариты пьезоэлемента уменьшаются с ростом номинальной частоты, на которую рассчитывается резонатор, поскольку они определяют собственные резонансные частоты. Это условие обязательно для расстояния между гранями КЭ, с которыми контактируют электроды. Изготовление КЭ тоньше 0, 1 мм затруднено из-за хрупкости кварца. Следовательно, ограничивается сверху предел стабилизируемых частот. Практически он не превышает 150 МГц. Трудно также изготовить резонатор точно на заданную частоту стабилизации. Это зачастую приводит к необходимости устанавливать добавочные реактивные элементы подстройки. Они же необходимы, чтобы устранить уход частоты при старении пьезоэлемента. Полное условное обозначение РК в технической документации состоит из девяти элементов. На баллоне или кожухе указывается только номинальная частота (рис. 2.в). Например, в обозначении РК 1 КБ-12Г Б-6ДМ-В-В цифры 6, 1 в сочетании с буквой М указывают частоту в мегагерцах, буква М означает также, что РК работает на высшей гармонике (n > 1). Если РК работает на основной (первой) гармонике (n= 1), частота обозначается в килогерцах, например, было бы 6100K.
|
Кварцевый резонатор является высокодобротной электромеханической системой. Он состоит из кристаллического элемента 1 (рис 2. а) и кварцедержателя 2, который посредством выводов 3 подключается к схеме АГ. Кристаллический элемент (КЭ) в кварцедержателе может помещаться в
Рис. 2. Кварцевый резонатор:
