Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении пьезоэлектрических резонаторов. The invention relates to electronic equipment and can be used in the manufacture of piezoelectric resonators.
Известны конструкции пьезоэлектрических резонаторов, изготовленных, в частности, из кварцевых пластин с электродами, представляющими тонкие слои металла, которыми покрыты большие грани пластин /1/. Недостатком такой конструкции является относительно высокая стоимость. По технической сущности наиболее близкой к предлагаемому решению является конструкция пьезоэлектрического устройства на основе пьезокерамики /2/, содержащее базовую плату с электродами, к которым крепится пьезокерамическая пластина, на которую нанесены входной и выходной электроды, расположенные на больших гранях пластины и смещенные относительно друг друга. Недостатком данной конструкции является появление гистерезиса амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) резонатора. Known designs of piezoelectric resonators made, in particular, of quartz plates with electrodes representing thin layers of metal, which cover the large edges of the plates / 1 /. The disadvantage of this design is the relatively high cost. By technical nature, the closest to the proposed solution is the design of a piezoelectric device based on piezoelectric ceramics / 2 /, containing a base plate with electrodes to which a piezoceramic plate is mounted, on which the input and output electrodes are applied, located on the large faces of the plate and offset relative to each other. The disadvantage of this design is the appearance of hysteresis of the amplitude-frequency characteristic (AFC) of the resonator.
Предлагаемое устройство позволяет устранить указанный недостаток. Поставленная цель достигается тем, что в пьезоэлектрическом резонаторе, содержащем пьезокерамическую пластину, металлические электроды, размещенные на рабочих гранях пластины, первый и второй выводы, входной и выходной электроды соединены соответственно с первым и вторым выводами и размещены на одной из рабочих граней пьезокерамической пластины, а на противоположной ей грани размещен пассивный электрод, перекрывающий входной и выходной электроды. Конструктивное выполнение предлагаемого устройства приведено на фиг.1. Здесь на пьезокерамическую пластину 1 нанесены входной 2 и выходной 3 электроды, а также пассивный электрод 4. Входной 2 и выходной 3 электроды присоединены, соответственно, к выводам 5 и 6. Пассивный электрод 4 не имеет токового вывода. Степень перекрытия электродов 2 и 3 электродом 4 (пассивным) определяется пьезоэлектрическими постоянными пьезокерамической пластины и предусматривает случай их полного перекрытия. The proposed device eliminates this drawback. This goal is achieved by the fact that in a piezoelectric resonator containing a piezoelectric plate, metal electrodes placed on the working faces of the plate, the first and second terminals, input and output electrodes are connected respectively to the first and second terminals and placed on one of the working faces of the piezoceramic plate, and on the opposite side is a passive electrode that overlaps the input and output electrodes. The structural implementation of the proposed device is shown in figure 1. Here, on the piezoceramic plate 1, input 2 and output 3 electrodes are applied, as well as a passive electrode 4. Input 2 and output 3 electrodes are connected, respectively, to terminals 5 and 6. Passive electrode 4 does not have a current output. The degree of overlap of electrodes 2 and 3 by electrode 4 (passive) is determined by the piezoelectric constants of the piezoceramic plate and provides for the case of their complete overlap.
Пьезоэлектрический резонатор работает следующим образом. При подаче на входной 2 и выходной 3 электроды напряжения переменной частоты, приложенного к выводам 5 и 6, вследствие пьезоэффекта и емкостной связи между указанными электродами, возникающей при наличии пассивного электрода 4, в пьезокерамической пластине 1, вектор поляризации которой перпендикулярен вектору электрического поля, обусловленному входным напряжением, возникают колебания на толщинно-сдвиговой моде, то есть работа резонатора основана на эффекте захвата энергии при колебаниях сдвига по толщине, когда волна распространяется в направлении оси поляризации пластины. Частота колебаний определяется толщиной пьезокерамической пластины, а длина и ширина резонатора определяются из условия отсутствия дополнительных колебаний в АЧХ резонатора. Для изготовления резонатора, в частности может быть использован материал ЦТС-35. На фиг. 2, 3 приведены для сравнения АЧХ резонатора прототипа (далее резонатор 1) с размерами пьезокерамической пластины 6 х 1,4 х 0,34 мм и размерами электродов 4 х 1,4 мм и пьезоэлектрического резонатора по предлагаемому изобретению (далее резонатор 2), с пластиной того же размера, размерами электродов 2,5 х 1,4 мм и размером пассивного электрода 4 х 1,4 мм. Как следует из фиг. 2, резонатор 1 имеет меньшую амплитуду на выходе, а АЧХ имеет срыв колебаний при снижении входного напряжения до 3,3 В в точке А. При увеличении входного напряжения до 3,6 В колебания возникают в точке В, но при меньшей частоте, а при напряжении 6,5 В наблюдается перескок на более высокую частоту. Резонатор 2 (фиг 3) не имеет гистерезиса, а срыв колебаний (точка А) происходит при более низком входном напряжении 2,8 В. The piezoelectric resonator operates as follows. When a variable frequency voltage is applied to the input 2 and output 3 electrodes, applied to pins 5 and 6, due to the piezoelectric effect and capacitive coupling between the indicated electrodes, which occurs when there is a passive electrode 4, in the piezoceramic plate 1, the polarization vector of which is perpendicular to the electric field vector, due to input voltage, oscillations occur on the thickness-shear mode, that is, the operation of the resonator is based on the effect of energy capture during shear oscillations in the thickness, when the wave propagates in direction of the axis of polarization of the plate. The oscillation frequency is determined by the thickness of the piezoceramic plate, and the length and width of the resonator are determined from the condition that there are no additional oscillations in the frequency response of the resonator. For the manufacture of the resonator, in particular, the material TsTS-35 can be used. In FIG. 2, 3 are given for comparing the frequency response of the prototype resonator (hereinafter referred to as resonator 1) with the dimensions of the piezoceramic plate 6 x 1.4 x 0.34 mm and the dimensions of the electrodes 4 x 1.4 mm and the piezoelectric resonator according to the invention (hereinafter referred to as resonator 2), s a plate of the same size, the dimensions of the electrodes 2.5 x 1.4 mm and the size of the passive electrode 4 x 1.4 mm As follows from FIG. 2, the resonator 1 has a lower amplitude at the output, and the frequency response has a stall when the input voltage decreases to 3.3 V at point A. When the input voltage increases to 3.6 V, oscillations occur at point B, but at a lower frequency, and at voltage of 6.5 V there is a jump to a higher frequency. Resonator 2 (FIG. 3) has no hysteresis, and the breakdown of oscillations (point A) occurs at a lower input voltage of 2.8 V.
Таким образом совокупность существенных признаков позволяет реализовать технический результат устранение гистерезиса АЧХ резонатора. Thus, the set of essential features allows you to realize the technical result of eliminating the hysteresis of the frequency response of the resonator.
Источники информации:
1. Великин А.И. и др. Пьезоэлектрические фильтры, М. Связь, 1966,
2. Патент Японии N 58-27686, заяв. 16.10.75, N 50-124980, опуб. 10.6.83 ЫЫЫ2Information sources:
1. Velikin A.I. and other Piezoelectric filters, M. Communication, 1966,
2. Japan Patent N 58-27686, application. 10.16.75, N 50-124980, publ. 10.6.83 NY2
