О "кварцах"
Кварцевые резонаторы (пьезокерамические, диэлектрические, ПАВ (SAW), резонаторы из других пьезоматериалов)
|
1. Эквивалентная схема кварцевого резонатора приведена на рис. 1.
|  | |||
|
С0 – статическая емкость кварцевого резонатора
| ||||
| СK – динамическая емкость кварцевого резонатора | ||||
| RK – динамическое сопротивление кварцевого резонатора | ||||
| LK – динамическая индуктивность кварцевого резонатора |
| |||
|
Q – добротность кварцевого резонатора
| ||||
| 2. Амплитудно-частотная характеристика кварцевого резонатора приведена на рис. 2. |  | |||
| FS – частота последовательного резонанса |  | |||
| FP – частота параллельного резонанса | ||||
| KC – емкостной коэффициент | ||||
| FS < FP | ||||
| 3. | Статическая емкость (С0) кварцевого резонатора определяется его конструкцией и практически не зависит от технологических факторов. Графики зависимости статической емкости от номинальной частоты некоторых | |||
 | ||||
| резонаторов приведены на рис. 3. Прерывистый характер графиков объясняется изменением диаметра электрода и толщины кристаллического элемента при переходе на высшие гармоники (толщина увеличивается). Резонаторы РК-169МА в диапазоне частот от 30 МГц имеют наибольшее значение С0 (наибольший диаметр электрода). В диапазоне свыше 30 МГц РК-419 имеют наибольшее значение С0, т.к. работают на более низкой механической гармонике. | ||||
| 4. | Динамическая емкость (СК) кварцевого резонатора определяется не только конструкцией резонатора (номер механической гармоники, диаметр электрода, плоский или линзообразный кристаллический элемент) но и свойствами пьезокварца, вследствие чего возможен заметный разброс значений СК в одной партии. Графики зависимости динамической емкости от номинальной частоты некоторых типов резонаторов приведены на рис. 4 для первой механической гармоники и на рис. 5 для высших гармоник. Прерывистый характер графиков объясняется изменением диаметра электрода и крутизны поверхности кварцевого элемента (рис.4), изменением толщины кристаллического элемента при переходе на высшие гармоники, изменением диаметра электрода и крутизны поверхности кварцевого элемента (рис.5). Малая величина СК в области частот от 3 до 10 МГц у резонаторов РК-169МА и РК-100 объясняется линзообразным кварцевым элементом, большая величина СК резонаторов РК-419 в области частот свыше 20,5 МГц объясняется тем, что резонатор выполнен на более низкой механической гармонике. Большее значение динамической емкости обеспечивает лучшую «управляемость» частотой резонатора в аппаратуре потребителя. |  | ||
|
| ||||
| 5. | Динамическое сопротивление (RK) кварцевого резонатора определяется свойствами пьезокварца, качеством обработки кварцевого элемента (шероховатость поверхности, полировка), диаметром электрода, конструкцией корпуса резонатора (газонаполненный, вакуумированный). Величина динамического сопротивления может иметь значительный разброс, т.к. зависит от многих технологических факторов. |  |  | |
| Графики зависимости динамического сопротивления от номинальной частоты некоторых типов резонаторов приведены на рис. 6. Прерывистый характер графиков объясняется изменением диаметра электрода и переходом на высшие гармоники. Резонаторы РК-100 имеют значительно меньшее значение RK (соответственно высокую добротность) за счет вакуумированного корпуса и совершенной технологии. | ||||
| 6. |
Частота последовательного резонанса (FS) кварцевого резонатора (рис.2).
Как правило, настройка номинальной частоты кварцевых резонаторов производится на частоте последовательного резонанса. Подстройка FS в аппаратуре потребителя обычно производится последовательным включением емкости, при этом FS увеличивается (FP не изменяется). При меньшем емкостном коэффициенте (KC) перестройка частоты резонатора возможна в больших пределах. KC наиболее массовых резонаторов можно вычислить по графикам рис. 3, 4, 5. |  | ||
| 7. | Частота параллельного резонанса (FP) кварцевого резонатора (Рис.2) определяется, в отличии от FS, и статической емкостью резонатора (С0) и емкостью нагрузки (CH). Настройка номинальной частоты на частоте параллельного резонанса производится только на 1 механической гармонике в том случае, если это специально оговорено в заказе. При этом необходимо указать нагрузочную емкость (емкость, подключаемая параллельно резонатору в аппаратуре потребителя ). Исходя из наличия измерительного оборудования нагрузочные емкости необходимо выбирать из ряда: 12 пФ; 20 пФ; З0 пФ; 50 пФ или 100 пФ. Подстройка частоты параллельного резонанса в аппаратуре обычно производится параллельным включением емкости, при этом FP уменьшается (F не изменяется). При меньшем емкостном коэффициенте ( KC) перестройка частоты резонатора возможна в больших пределах. KC можно вычислить по графикам рис. 3, 4, 5. Зная FS резонатора можно приблизительно вычислить значение FP (6). При этом в формулах (4) и (5) вместо C0 берется (С0+ CH). | |||
| 8. | Стабильность частоты резонатора в интервале температур (ТЧХ) (рис.7) определяется не только конструкцией резонатора, но и точностью угла среза кварцевого элемента, вследствие чего имеет весьма значительный разброс в пределах допуска. Резонаторы РК-258, РК-259, РК-105, РК-418Т и РК-419Т имеют нормированные монотонные ТЧХ (с 1-ой по 10-ю кривые графика рис.7), что позволяет использовать их для термокомпенсированных генераторов высокого качества. Практически все виды выпускаемых нашим предприятием резонаторов имеют исполнения, предназначенные для работы в термостатированных генераторах при повышенной температуре около +60...+800С (с 10-й по 20-ю кривые графика рис.7). Резонаторы РК-418 и РК-419 имеют исполнения обеспечивающие стабильность частоты в пределах : |  | ||
| ±3х10-6 от FНОМ. в диапазоне -10...+60°С (диапазон значений частоты между 7 и 9 кривыми) | ||||
| +5х10-6 от FНОМ. в диапазоне -20...+70°С (диапазон значений частоты между 8 и 10 кривыми) | ||||
| ±7,5х10-6 от FНОМ. в диапазоне -30...+60°С (диапазон значений частоты между 9 и 11 кривыми). | ||||
| 9. | Долговременная стабильность частоты резонатора определяется конструкцией резонатора и совершенством технологического процесса. На графиках рис. 8, 9 приведены результаты испытаний резонаторов на сохраняемость. Наилучшую долговременную стабильность имеют резонаторы в корпусе КБ (РК-105, РК-258) и КА (РК-259, РК-100, РК-60, РК-62 и К1) | |||
 | ||||
 | ||||
|
Условное обозначение резонаторов в соответствии с Государственным стандартом
ГОСТ 27124-86 | ||||
|
Настоящий стандарт распространяется на пьезоэлектрические резонаторы производственно-технического назначения и для бытовой радиоэлектронной аппаратуры (далее – резонаторы) и устанавливает ряды значений их основных параметров.
| ||||
| По частоте и другим электрическим параметрам кварцевые резонаторы подразделяются на типономиналы. | ||||
| Полное условное обозначение, присваиваемое конкретным резонаторам, должно состоять из следующих элементов: | ||||
| ||||
| ||||
| ||||
|
Таблица 1
|
|
Точность настройки, х10-6
|
Обозначение класса точности настройки
|
Прецизионные резонаторы
|
Резонаторы с внутренним термостатированием
|
Прочие резонаторы
|
|
± 0,5
|
1
|
+
|
-
|
-
|
|
± 1,0
|
2
|
+
|
-
|
-
|
|
± 1,5
|
12
|
+
|
+
|
-
|
|
± 2,0
|
13
|
+
|
+
|
-
|
|
± 2,5
|
14
|
+
|
+
|
-
|
|
± 3,0
|
3
|
+
|
+
|
+
|
|
± 5,0
|
4
|
+
|
+
|
+
|
|
± 7,5
|
15
|
-
|
+
|
+
|
|
± 10,0
|
5
|
-
|
+
|
+
|
|
± 15,0
|
6
|
-
|
-
|
+
|
|
± 20,0
|
7
|
-
|
-
|
+
|
|
± 25,0
|
16
|
-
|
-
|
+
|
|
± 30,0
|
8
|
-
|
-
|
+
|
|
± 50,0
|
9
|
-
|
-
|
+
|
|
± 75,0
|
10
|
-
|
-
|
+
|
|
± 100,0
|
11
|
-
|
-
|
+
|
|
± 150,0
|
17
|
-
|
-
|
+
|
|
± 200,0
|
18
|
-
|
-
|
+
|
|
± 500,0
|
19
|
-
|
-
|
+
|
|
± 750,0
|
20
|
-
|
-
|
+
|
|
± 1000,0
|
21
|
-
|
-
|
+
|
|
± 5000,0
|
22
|
-
|
-
|
+
|
| Примечания:
1). Знаком «+» обозначены допустимые значения точности настройки, знаком «-» – значения не допускаются. 2). Значения точности настройки для прецизионных резонаторов ±3х10-6 и ±5х10-6 распространяются на резонаторы с частотой свыше 1 МГц. | ||||
| ||||
|
Таблица 2
|
| Интервал рабочих температур, °С | Резонаторы с внутренним термостатированием (обозначение интервала рабочих температур) | Прочие резонаторы (температура настройки, °С) |
|
Широкие интервалы рабочих температур
| ||
| 0…+45 | Л |
25 ± 1 25 ± 5 25 ± 10 |
| 0…+50 | М | |
| 0…+60 | Н | |
| -10…+60 | А | |
| -10…+80 | Ш | |
| -20…+70 | П | |
| -25…+55 | Р | |
| -30…+60 | Б | |
| -40…+70 | В | |
| -40…+85 | С | |
| -60…+70 | Г | |
| -60…+85 | Д | |
| -60…+90 | Т | |
| -60…+100 (105) | Е | |
|
Продолжение табл. 2
|
| Интервал рабочих температур, °С | Резонаторы с внутренним термостатированием (обозначение интервала рабочих температур) | Прочие резонаторы (температура настройки, °С) |
|
Узкие интервалы рабочих температур
| ||
|
45…55
|
У
|
50 ± 0,5(1,0*)
|
|
50…60
|
Ф
|
55 ± 0,5(1,0*)
|
|
55…65
|
Ж
|
60 ± 0,5(1,0*)
|
|
65…75
|
И
|
70 ± 0,5(1,0*)
|
|
65…78
|
Х
|
70 ± 0,5
|
|
75…85
|
К
|
80 ± 0,5(1,0*)
|
|
69…71
|
Ц
|
70 ± 0,1
|
|
79…81
|
Ч
|
80 ± 0,1
|
| * Значения допусков температуры настройки, допустимые для резонаторов, разработанных до введения в действие настоящего стандарта. |
| Примечания: |
| 1). Температуру настройки (25 ± 1)°С или (25 ± 5)°С устанавливают в ТУ на резонаторы конкретных типов. |
| 2). Температуру настройки (25 ± 10)°С устанавливают в ТУ для резонаторов с внутренним термостатированием. |
|
|
Таблица 3
|
|
± Максимальное относительное изменение рабочей частоты в интервале рабочих температур, х10-6
|
Обозначение класса максимального относительного изменения рабочей частоты в интервале рабочих температур
|
Резонаторы с узким интервалом рабочих температур и резонаторы с внутренним термостатированием с широким интервалом рабочих температур
|
Резонаторы с широким интервалом рабочих температур
|
|
± 0,1
|
А
|
+
|
-
|
|
± 0,2
|
Б
|
+
|
-
|
|
± 0,5
|
В
|
+
|
-
|
|
± 1,0
|
Г
|
+
|
-
|
|
± 1,5
|
Д
|
+
|
-
|
|
± 2,0
|
Е
|
+
|
-
|
|
± 2,5
|
Ж
|
+
|
-
|
|
± 3,0
|
И
|
+
|
+
|
|
± 5,0
|
К
|
+
|
+
|
|
± 7,5
|
Л
|
+
|
+
|
|
± 10,0
|
М
|
+
|
+
|
|
± 15,0
|
Н
|
-
|
+
|
|
± 20,0
|
П
|
-
|
+
|
|
± 25,0
|
Р
|
-
|
+
|
|
± 30,0
|
С
|
-
|
+
|
|
± 35,0
|
Ф
|
-
|
+
|
|
± 40,0
|
Т
|
-
|
+
|
|
± 50,0
|
У
|
-
|
+
|
|
± 75,0*
|
Ы
|
-
|
+
|
|
± 100,0*
|
Х
|
-
|
+
|
|
± 150,0*
|
Ц
|
-
|
+
|
|
± 200,0*
|
Ч
|
-
|
+
|
|
± 250,0*
|
Ю
|
-
|
+
|
|
± 300,0*
|
Ш
|
-
|
+
|
|
± 400,0*
|
Я
|
-
|
+
|
|
± 500,0*
|
Ь
|
-
|
+
|
|
± 600,0*
|
Щ
|
-
|
+
|
|
± 700,0*
|
Ъ
|
-
|
+
|
|
± 800,0*
|
Э
|
-
|
+
|
|
± 900,0*
|
а
|
-
|
+
|
|
± 1000,0*
|
б
|
-
|
+
|
| *Значения для пьезоэлектрических резонаторов, кроме кварцевых резонаторов с углами срезов yxL / +в (где +34°00' <= в<=+35°30'). |
|
Примечания:
|
| 1). Знаком «+» обозначены допустимые значения максимального относительного изменения рабочей частоты в интервале рабочих температур, знаком «-» – значения не допускаются. |
| 2). Для резонаторов конкретных типов с температурно-частотной характеристикой в форме кривой второго порядка в технически обоснованных случаях допускается применение несимметричного или одностороннего допуска максимального относительного изменения рабочей частоты в соответствии с таблицей, при этом в условном обозначении резонатора указывают обозначение класса максимального относительного изменения рабочей частоты. |
|
|
|
Также ГОСТ 27124-86 устанавливает следующие ряды значений основных параметров резонаторов:
|
| 1. | Ослабление нежелательных резонансов по отношению к основному диапазону частот, установленных в ТУ на резонаторы конкретных типов, применяемые в качестве фильтров, должно соответствовать одному из значений: 3, 6, 10, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60 дБ. |
| 2. | Нагрузочная емкость резонаторов при настройке и применении их на частотах параллельного резонанса должна соответствовать одному из значений: 8, 10, 12, 15, 20, 30, 50, 100 пФ. |
| Примечание. Допускаемое отклонение нагрузочной емкости не должно обуславливать отклонение частоты свыше ±10% допускаемого отклонения частоты или ±1% номинального значения нагрузочной емкости, в зависимости от того, какое значение меньше. | |
| 3. | Мощность, рассеиваемая на резонаторах, не должна превышать значений следующего ряда: 4,0*; 2,0; 1,0; 0,5; 0,2; 0,1; 0,05; 0,03; 0,02; 0,01; 0,005; 0,003; 0,002; 0,001; 0,0005; 0,0001 мВт. |
| 4. | Напряжение питания резонаторов с внутренним термостатированием должно соответствовать одному из значений следующего ряда: (3); 5; 6; (6,3); 9; 12; (12,6); 15; (18); (24); 27 В. |
| Примечание. Значения напряжения питания, указанные в скобках, применяют по согласованию с основным потребителем. |
