Файл: Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 203
Скачиваний: 1
Точность настройки не хуже ±(20-г-50) • 10"в . Относитель ный уход частоты из-за старения у резонаторов в вакуум ном исполнении не превышает ±(104-15) • 10~8 за год.
Кварцевые резонаторы Х-среза (xys/a0) (колебания — продольные по длине) применяются в диапазоне частот до 250 кГц с коэффициентом крутизны параболы Ь — (3,5-г- -f-4,5) • Ю - 8 с - 2 . В диапазоне частот свыше 500 кГц приме няются также резонаторы среза AT (г/х//В°) с колебаниями — сдвиг по толщине. Применение среза AT (ух1/$°)в этом ди апазоне обусловлено в основном возможностью получения малых уходов частоты в широком интервале температур (ТЧХ — кубическая парабола) несмотря на то, что они ме ханически менее устойчивы, чем, например, резонаторы сраза ЕТ (малые размеры пьезоэлемента у резонаторов среза ЕТ).
4.2.3. |
Кварцевые резонаторы |
в диапазоне |
частот 850 кГц — 200МГц |
Здесь применяются кварцевые резонаторы с пьезоэлементами, совершающими колебания сдвига по толщине и ра ботающие как на основной частоте, так и на механических гармониках. В этом диапазоне выпускаются резонаторы двух срезов: AT (yxll$°) и БТ (ухі/ — 6°). Кварцевые резонаторы среза БТ имеют ТЧХ типа параболы с коэффициентом кру тизны Ь — —(3,5-т-б) • Ю - 8 с~2 . Срез БТ имеет большой частотный коэффициент N = 2550 кГц/мм (для среза AT N = 1660 кГц/мм). Это позволяет изготавливать пла стины резонатора более толстыми чем в резонаторах среза AT, что приводит к уменьшению величины их старения при изготовлении.
Кварцевые резонаторы среза БТ из-за параболического вида ТЧХ обычно применяют для стабилизации частоты тер мостатированных автогенераторов. Кварцевые резонаторы среза AT, обладая ТЧХ типа кубической параболы, поз воляют обеспечить относительно высокую стабильность частоты в широком интервале температур без термостатирсвания резонатора. Кроме того, кварцевые резонаторы
среза AT имеют лучшее отношение А = С К В / С 0 |
= (4 -т- 5)10-3 , |
|||
чем |
резонаторы со срезом |
БТ(А = (1,2 -г- 2,5) 10_ 3 [12], из-за |
||
чего |
их применение предпочтительнее для |
управляемых |
||
кварцевых резонаторов. |
На |
механических |
гармониках |
|
CKaN |
= CKB/N2, где А/ — номер |
гармоники. |
|
|
8 Зак 1056 |
2Q9 |
Срез
zyb/ — 2"
xysl+Ъ"
Резонаторы
общего
приме
нения
Часто |
Форма пьезо- |
Номер |
Время |
Условия |
Темпе |
измере |
ратура |
||||
та, |
элемента |
гармо |
ния, |
старения |
термо |
кГц |
ники |
дни |
при Т°С |
стата, |
|
|
|
|
|
|
°С |
24 |
Прямоугольная |
і |
1020 |
Хранение |
- |
|
пластина |
|
|
15-33 |
|
40 |
Прямоугольная |
1 |
1237 |
Хранение |
69 — 71 |
|
пластина |
|
|
15-33 |
|
100 |
Прямоугольная |
1 |
1 I 40 |
Хранение |
69 — 71 |
|
пластина |
|
|
144-30 |
- |
300 |
Прямоугольная |
1 |
210 |
65 |
|
Хранение |
|
||||
|
пластина |
|
|
20 |
|
|
|
|
|
Хранение |
|
425 |
Прямоугольная |
2 |
687 |
Рабочий |
80 |
|
пластина |
|
|
режим |
|
2500 |
Двояковыпуклая |
1 |
150 |
Хранение |
|
|
линза |
|
|
20 |
— |
|
|
|
|
Хранение |
|
|
|
|
|
65 |
|
12 000 |
Круглая пластина |
1 |
~300 |
Хранение |
- |
|
|
|
|
14-=-33 |
|
|
|
Т а б л и ц а |
4.3 |
|
Время уста |
Уход частоты |
Время предвари |
|||
новления |
вакуумирован- |
||||
частоты, |
ных резонато |
тельной выдержки |
|||
сутки |
ров |
из-за |
|||
|
старения |
|
- |
||
850 |
6 . 1 0 _ в |
|
|||
|
- |
||||
800 |
4,8- |
1 0 _ в |
|
||
|
- |
||||
400-^-600 |
0,9-1 О - 6 |
|
|||
|
|
|
|||
100 |
± 2 , 3 - |
Ю - |
6 |
Сразу |
после |
100 |
± 2 , 7 . 10~ 6 |
изготовления |
|||
|
|
||||
~400 ч |
12,5- Ю - |
6 |
|
|
|
(никелевое |
8,5- |
! 0 _ |
|
|
|
покрытие), |
6 |
- |
|||
~500 ч ~ |
22. 10~ в |
|
|||
(серебряное |
1 2 ,5 • 10 — 6 |
||||
покрытие) |
|
|
|||
~60, |
1- Ю - 6 |
2,5 мес. после |
|||
частота не |
0 .3510~ 6 |
изготовления |
|||
установилась |
3- Ю - 6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1,5- |
10~е |
|
|
|
Частота не |
— 2210~6 |
Сразу после |
|||
установилась |
(герметизи- |
И З Г О Т О Д Л Р И И Я |
|||
|
оованный) |
|
|
|
|
1 14| |
|
15 000 Круглая |
пластина |
3 |
~300 |
Хранение |
|
|
|
|
|
|
|
|
144-33 |
|
|
12 000 Круглая |
пластина |
1 |
940 |
Хранение |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 44-33 |
|
|
15 000 |
|
|
3 |
940 |
Хранение |
|
|
|
|
|
|
|
144-33 |
|
AT |
1 000 |
Двояковыпуклая |
|
365 |
Рабочий |
|
|
|
|
линза |
|
|
режим |
|
|
AT |
5 000 |
Плосковыпуклая |
6 |
365 |
Рабочий |
|
|
|
|
линза |
|
|
режим |
|
|
AT |
2 500 |
Плосковыпуклая |
0 |
30 |
Рабочий |
|
Прецизи |
|
|
линза |
|
20 |
режим |
|
онные |
|
|
|
|
|
|
|
резонаторы |
|
|
|
|
|
|
|
[13—17] |
AT |
? 500 |
Плосковыпуклая |
5 |
365 |
Рабочий |
|
|
|||||||
|
|
|
линза |
|
|
режим |
|
|
AT |
5 000 |
Плосковыпуклая |
5 |
30 |
Рабочий |
|
|
|
|
линза |
|
|
режим |
|
|
AT |
2 500 |
Плоек о выпуклая |
5 |
30 |
Рабочий |
|
|
|
|
линза |
|
|
режим |
|
|
ЖТ |
100 Плоская |
пластина |
1 |
60 |
Рабочий |
|
|
|
|
|
|
|
|
режим |
- |
|
— 1 3 - Ю - 6 (гер |
Сразу после |
|
метизирован |
||
|
|
ный) |
изготовления |
|
|
|
|
19 |
Частота не |
— 10. Ю - 6 |
После 6 мес. |
|
установилась |
|
ускоренного |
|
|
|
старения |
19 |
Частота не |
|
установилась |
47 |
- |
іу |
- |
50 |
- |
50 |
|
40 |
- |
|
|
75 |
- |
95 |
- |
|
|
40 |
— |
—6- 10 — 6
— 500- Ю - 9
(204-40) - 10~"
(0,24-0,4)-Ю- 3 ~ 5 . 1 0 - а
~5 . 1 0 — 9
± 1 0 . ю - 9
7- 10 ~ 8
350- Ю - 9
После t> мес ускоренного старения
3 мес. эксплуатации
Немедленно после изготовления
6—b мес. в рабо чем режиме Немедленно после изготовления
-
20 ч при + 1 4 0 ° а
6 мес. эксплуа тации
—
Ё диапазоне частот от 800 кГц до 200 МГц используются 1-я, 3-я, 5-я и 7-я механические гармоники кварцевых резонаторов среза AT для стабилизации частоты (частотный диапазон кварцевых резонаторов среза БТ до 30 МГц из-за больших значений г к в при работе на гармониках).
В данном диапазоне частот резонаторы выпускаются в вакуумном и герметизированном исполнении. Относитель ная точность настройки резонаторов не хуже +(5-^30) х X 10 - в в зависимости от интервала рабочих температур. От носительные уходы частоты из-за старения вакуумных ре
зонаторов не превышают ± 1 |
• 10~в |
за |
год для прецизион |
|||||||
ных |
и ± 1 0 • 10~в |
для |
резонаторов широкого |
применения, |
||||||
а герметизированных ±(204-30) • 10~6. |
|
|
|
|
||||||
Перспективными в рассматриваемом диапазоне явля |
||||||||||
ются |
кварцевые |
резонаторы |
срезов |
ИТ (yxbll — Y°/-fS°) |
||||||
и РТ (ухЫ/-\-у°/—р°). |
У |
кварцевых |
резонаторов |
среза |
||||||
ИТ |
ТЧХ — кубическая |
парабола, |
имеет |
точку перегиба |
||||||
при |
+80°С. Кварцевые |
резонаторы |
среза |
ИТ |
могут |
обес |
||||
печивать ТКЧ порядка |
(2ч-Ю) |
• Ю - 7 1/°Св |
интервале тем |
|||||||
ператур — 204- + 180°С. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Кварцевые резонаторы среза РТ имеют ТЧХ типа пло |
||||||||||
ской параболы и обеспечивают |
ТКЧ |
порядка |
2 • 10~7 |
1/°С |
||||||
винтервале температур от—60 до +70° С(Ь « Ю - 8 °С-2 ). Эквивалентная индуктивность резонаторов среза ИТ
больше, чем у резонаторов среза AT. Так, например, на
частоте |
10 МГц L K B и т / £ к в AT = 2,3 и QK B ит/<2Кв AT = |
= 1,4, |
т. е. с применением среза ИТ можно получать резо |
наторы с большой добротностью. Это преимущество особен но важно для опорных и прецизионных автогенераторов. Недостатком кварцевых резонаторов среза ИТ и РТ является наличие второго, близкого по частоте к основному (8—11 %), колебания сдвига по толщине со значительно большим ТКУ и меньшее эквивалентное сопротивление для среза РТ, чем на частоте основного колебания. Последнее можно устра нить, применяя избирательные схемы автогенераторов.
Отметим, что во всем диапазоне частот кварцевые резона торы изготавливаются из естественного и искусственного сырья, причем практически характеристики и эквивалент ные параметры резонаторов получаются идентичными.
Характерным для всех резонаторов является относитель ное постоянство собственной резонансной частоты, которое обычно характеризуют скоростью старения — параметром, показывающим изменение резонансной частоты за опреде ленный промежуток времени. В данных, приведенных для
различных кварцевых резонаторов, уже были приведены средние значения уходов частоты из-за старения. Более подробно величина уходов частоты из-за старения и зави симость ее от условий эксплуатации проиллюстрированы табл. 4.3. Из таблицы видно, что скорость старения зависит не только от выбранного резонатора, условий эксплуатации, но и от мощности, рассеиваемой на резонаторе (режим ра боты и хранения). Для того чтобы избежать недопустимо большой скорости старения, обеспечить требуемую стабиль ность генерируемой частоты и высокую эксплуатационную надежность, необходимо исключить возможность рассеи вания больших мощностей на кварцевом резонаторе. Ве личина допустимой мощности, рассеиваемой на кварцевом резонаторе, определяется его конструкцией, частотой, видом среза и условиями эксплуатации.
Для кварцевых автогенераторов общего назначения ве личину допустимой мощности, рассеиваемой на кварцевом резонаторе, можно выбирать с помощью табл. 4.4.
Т а б л и ц а 4.4
Максимально
допустимая
мощность Тип резонатора Частота резонатора, кГц рассеивания
на резонаторе, мВт
Герметизированные |
На |
основной частоте |
750—5000 |
10 |
(ГОСТ 6503—67) |
На |
основной частоте |
5 000—30 000 |
4 |
|
||||
|
На |
гармониках |
5 000-100000 |
2 |
Вакуумные |
На |
основной частоте |
4 - 50 |
0,1 |
(ГОСТ 11599—67) |
На |
основной частоте |
50—800 |
2 |
|
На |
основной частоте |
800—30 000 |
4 |
|
На |
гармониках |
Свыше 15 000 |
2 |
Частота кварцевого резонатора зависит от уровня воз буждения его в схеме автогенератора, т. е. от мощности рас сеивания на резонаторе. Это необходимо учитывать при проектировании кварцевых автогенераторов, так как при возбуждении в одной схеме кварцевых резонаторов с раз ными г к в будут наблюдаться уходы частоты, обусловленные не только изменением его добротности, но и разными уров-
