RU207070U1 - QUARTZ RESONATOR WITH PARTIAL INTERNAL LOCATION OF GENERATOR THERMOSTAT ELEMENTS - Google Patents
QUARTZ RESONATOR WITH PARTIAL INTERNAL LOCATION OF GENERATOR THERMOSTAT ELEMENTS Download PDFInfo
- Publication number
- RU207070U1 RU207070U1 RU2021121898U RU2021121898U RU207070U1 RU 207070 U1 RU207070 U1 RU 207070U1 RU 2021121898 U RU2021121898 U RU 2021121898U RU 2021121898 U RU2021121898 U RU 2021121898U RU 207070 U1 RU207070 U1 RU 207070U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- quartz
- base
- contact
- electronic elements
- board
- Prior art date
Links
- 239000010453 quartz Substances 0.000 title claims abstract description 57
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 57
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 16
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 16
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 11
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 10
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 8
- 239000010408 film Substances 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 6
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- -1 for example Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 229910001374 Invar Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052774 Proactinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229920006335 epoxy glue Polymers 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010943 off-gassing Methods 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D23/00—Control of temperature
- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
- G05D23/30—Automatic controllers with an auxiliary heating device affecting the sensing element, e.g. for anticipating change of temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
- H03B5/30—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
- H03B5/32—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
- H03H9/19—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator consisting of quartz
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Abstract
Заявленная полезная модель относится к области радиоэлектроники и предназначена для работы кварцевых резонаторов (КРТ) в составе термостатированных кварцевых генераторов (ГКТС).Достигаемый технический результат заключается в повышении эффективности КРТ в составе ГКТС, проявляемой в уменьшении времени выхода на режим и мощности потребления ГКТС путем расположения части электронных элементов термостата генератора внутри корпуса кварцевого резонатора с возможностью внешнего управления характеристиками термостатирования ГКТС и электронных элементов КРТ в режиме эксплуатации.Заявленный технический результат достигается применением кварцевого резонатора (КРТ) термостатированного кварцевого генератора (ГКТС) с частичным внутренним размещением элементов системы термостатирования для использования в составе, содержащего вакуумированный корпус, состоящий из герметично соединенных основания и колпака, в котором кварцевый пьезоэлемент с нанесенными на него пленочными возбуждающими электродами через контактные стойки, соединенные с выводами основания, смонтирован в периферийной части платы системы термостатирования, состоящей из диэлектрической подложки с размещенными на ней электронными элементами системы термостатирования, которая закреплена на теплоизолирующей опоре, установленной на основании вакуумированного корпуса и состоящей из опорного кольца, изготовленного из материала с низкой теплопроводностью. Причем плата термостатирования содержит управляемые электронные элементы части термостата ГКТС, включающие транзистор, терморезистор и варикап, выводы которых соединены посредством контактного соединения с соответствующим каждому из них дополнительным наружным выводом основания вакуумированного корпуса, а диэлектрическая подложка снабжена участками металлизации, сопряженными с выводами электронных элементов и соответствующими им контактными соединениями с формированием электрической связи между ними. Корпус выполнен металлическим, а колпак вакуумированного корпуса соединен с основанием холодной сваркой. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.The declared utility model relates to the field of radio electronics and is intended for the operation of quartz resonators (CMT) as part of thermostated quartz generators (GCTS). The achieved technical result consists in increasing the efficiency of CMT as part of the GCTS, manifested in reducing the time to reach the mode and power consumption of the GCTS by placing parts of the electronic elements of the generator thermostat inside the case of the quartz resonator with the possibility of external control of the characteristics of thermostating of the GKTS and electronic elements of the MCT in operation. The claimed technical result is achieved by using a quartz resonator (MCT) of a thermostated quartz generator (GCTS) with a partial internal placement of the elements of the thermostating system for use in composition containing an evacuated body, consisting of a hermetically connected base and a cap, in which a quartz piezoelectric element with film exciting electrodes applied to it through h contact posts connected to the base leads, mounted in the peripheral part of the thermostating system board, consisting of a dielectric substrate with electronic elements of the thermostating system placed on it, which is fixed on a heat-insulating support installed on the base of the evacuated body and consisting of a support ring made of material with low thermal conductivity. Moreover, the thermostatting board contains controlled electronic elements of the GKTS thermostat, including a transistor, a thermistor and a varicap, the terminals of which are connected by means of a contact connection with an additional external terminal of the base of the evacuated housing corresponding to each of them, and the dielectric substrate is equipped with metallization areas, mated with the terminals of the electronic elements and corresponding them with contact connections with the formation of an electrical connection between them. The body is made of metal, and the cap of the evacuated body is connected to the base by cold welding. 8 p.p. f-ly, 2 dwg
Description
Назначение и область примененияPurpose and scope
Заявленное решение относится к области радиоэлектроники и предназначено для работы кварцевых резонаторов в составе термостатированных кварцевых генераторов.The claimed solution relates to the field of radio electronics and is intended for the operation of quartz resonators as part of thermostated quartz oscillators.
Предшествующий уровень техникиPrior art
Известны кварцевые резонаторы-термостаты (КРТ), содержащие кварцевую пьезопластину (ПП) с нанесенными на нее пленочными электродами, а также систему термостатирования, включающую нагреватель и датчик температуры, которая вместе с ПП размещается в вакуумированном корпусе КРТ, обеспечивая точное поддержание температуры ПП при изменении окружающей температуры [Пьезоэлектрические резонаторы. Справочник под ред. П.Е.Кандыбы и П.Г.Позднякова, М., 1992 г., стр.332]. Благодаря размещению системы термостатирования внутри вакуумированного объема КРТ вместе с ПП, достигается низкая потребляемая мощность, малое время разогрева, а также уменьшение размеров термостатированного кварцевого генератора. К числу недостатков данного решения следует отнести недостаточную механическую прочность таких устройств и сложный цикл изготовления и сборки элементов конструкции.Known quartz resonator thermostats (CMT) containing a quartz piezoelectric plate (PC) with film electrodes deposited on it, as well as a thermostatting system, including a heater and a temperature sensor, which, together with the PC, is placed in an evacuated MRT case, ensuring accurate maintenance of the PC temperature when changing ambient temperature [Piezoelectric resonators. Handbook ed. P.E. Kandyby and P.G. Pozdnyakova, M., 1992, p. 332]. Due to the placement of the thermostating system inside the evacuated volume of the MCT together with the PC, a low power consumption, a short heating time, and also a reduction in the size of a thermostated quartz generator are achieved. The disadvantages of this solution include insufficient mechanical strength of such devices and a complex cycle of manufacturing and assembly of structural elements.
Из уровня техники известны также решения КРТ (RU 128042), включающих кварцевую пьезопластину с пленочным нагревателем, датчик температуры и блок термостатирования с электрической схемой, помещенные на теплопроводящей плате, которая с помощью теплоизолятора установлена на основании вакуумированного корпуса, где теплоизолятором являются стойки, выполненные из металлических, например, нихромовых полосок в форме крючков с отогнутыми в разные стороны концами, образующими на разных уровнях площадки с взаимно параллельными плоскостями, причем нижняя площадка приварена к основанию корпуса точечной сваркой, а на верхнюю площадку приклеена плата на «клеевой замок».The prior art also knows the solutions of KRT (RU 128042), including a quartz piezoelectric plate with a film heater, a temperature sensor and a thermostatting unit with an electrical circuit, placed on a heat-conducting board, which is installed with a heat insulator on the base of an evacuated case, where the heat insulator is made of metal, for example, nichrome strips in the form of hooks with ends bent in different directions, forming platforms with mutually parallel planes at different levels, and the lower platform is spot-welded to the base of the case, and the board is glued to the upper platform with a "glue lock".
В предшествующем уровне техники также известны близкие к вышеуказанному решению варианты осуществления конструкции кварцевого резонатора, например, представленные на фиг. 1-3 опубликованной заявки США на изобретение US 2004021402, в которых резонатор снабжен двумя, тремя или четырьмя стойками крепления пластины резонатора соответственно. Тепловой путь каждой стойки в указанных конструкциях обеспечивает требуемые тепловые потери КРТ, при этом, очевидным образом, тепловые потери в данных конструкциях можно уменьшить выбором корпуса большей высоты, а, следовательно, выполнением стоек большей высоты; либо выбором материала с меньшей теплопроводностью, например, сплавы титана; или изменением количества стоек. Возможно также размещение буферного материала, совместимого по теплопроводности, например, так, как это представлено в публикации патента США US 5030875, где промежуточный (буферный) кварцевый слой представляет собой защитный слой, который кроме решения задачи снижения механических напряжений в конструкции из-за различия коэффициентов теплового расширения ее элементов, дополнительно обеспечивает поддержание расстояния между монтажными элементами.In the prior art, embodiments of a quartz resonator structure close to the above solution are also known, for example, shown in FIG. 1-3 of the published US application for the invention US2004021402, in which the resonator is provided with two, three or four posts for fastening the resonator plate, respectively. The thermal path of each rack in these structures provides the required heat losses of the MCT, while, obviously, the heat losses in these structures can be reduced by choosing a case of a higher height, and, consequently, by making the racks of a greater height; or the choice of a material with a lower thermal conductivity, for example, titanium alloys; or by changing the number of racks. It is also possible to place a buffer material compatible in thermal conductivity, for example, as presented in the publication of US patent US 5030875, where the intermediate (buffer) quartz layer is a protective layer, which, in addition to solving the problem of reducing mechanical stresses in the structure due to the difference in coefficients thermal expansion of its elements, additionally ensures the maintenance of the distance between the mounting elements.
Наиболее близким к заявленному решению по совокупности существенных признаков является решение КРТ, раскрытое в патенте на полезную модель RU 123218, в котором кварцевый резонатор-термостат (КРТ), содержащий вакуумированный корпус, в котором кварцевая пьезопластина с нанесенными на нее пленочными возбуждающими электродами через контактные лепестки смонтирована в периферийной части диэлектрической подложки с размещенными на ней нагревателями, термодатчиком и другими элементами системы термостатирования КРТ, которая закреплена на теплоизолирующей опоре, установленной на основании вакуумированного корпуса и состоящей из опорного кольца, изготовленного из материала с низкой теплопроводностью и приклеенной к нему в двух диаметрально противоположных местах теплоизолирующей полоски. При этом крепление диэлектрической подложки к теплоизолирующей опоре осуществлено через прокладку в центральной части теплоизолирующей полоски, а опорное кольцо своей нижней частью в двух местах через прокладки приклеено к основанию вакуумированного корпуса. Кроме того, как указано в описании полезной модели, вакуумный корпус может быть выполнен металлическим типа ТО-8 (НС-37), на основании которого через прокладки в двух диаметрально противоположных местах приклеено опорное кольцо, выполненное их стекла. КРТ имеет выводы для подключения возбуждающих электродов к внешнему автогенератору, а также выводы для подключения термостата к внешнему источнику электрического напряжения. Данное решение может быть принято за прототип.The closest to the claimed solution in terms of a set of essential features is the MCT solution disclosed in the utility model patent RU 123218, in which a quartz resonator-thermostat (MCT) containing an evacuated case, in which a quartz piezoplate with film exciting electrodes applied to it through contact petals mounted in the peripheral part of the dielectric substrate with heaters, a thermal sensor and other elements of the MCT thermostating system placed on it, which is fixed on a heat-insulating support installed on the base of the evacuated body and consisting of a support ring made of a material with low thermal conductivity and glued to it in two diametrically opposite places of the heat-insulating strip. In this case, the attachment of the dielectric substrate to the heat-insulating support is carried out through a gasket in the central part of the heat-insulating strip, and the support ring with its lower part in two places through gaskets is glued to the base of the evacuated body. In addition, as indicated in the description of the utility model, the vacuum housing can be made of metal type TO-8 (NS-37), on the basis of which a support ring made of glass is glued through gaskets in two diametrically opposite places. KRT has leads for connecting exciting electrodes to an external auto-generator, as well as leads for connecting the thermostat to an external source of electrical voltage. This decision can be taken as a prototype.
К числу недостатков решения прототипа, а также рассмотренных решений аналогов, можно отнести невозможность корректировки настройки части схемы управления системой термостатирования, размещенной в вакуумированном корпусе КРТ в процессе эксплуатации КРТ в составе ГКТС, т.к. данные решения имеют закрытую систему термостатирования, в которой отсутствует возможность настройки усиления или ограничения мощности разогрева в процессе работы с резонатором, что приводит к ухудшению эксплуатационных параметров резонатора, снижению стабильности частоты КРТ, увеличению времени выхода на режим и повышению потребляемой мощности. Кроме того, данные решения обладают сложной конструкцией, требующей применения особых условий сборки всех компонентов КРТ и специализированного оборудования для ее осуществления.The disadvantages of solving the prototype, as well as the considered solutions of analogues, include the impossibility of adjusting the setting of a part of the control circuit of the thermostating system located in the evacuated case of the MCT during the operation of the MCT as part of the GCTS, since These solutions have a closed thermostating system, in which there is no possibility of adjusting the amplification or limiting the heating power during operation with the resonator, which leads to a deterioration in the operating parameters of the resonator, a decrease in the stability of the MCT frequency, an increase in the time to reach the mode, and an increase in power consumption. In addition, these solutions have a complex design that requires the use of special conditions for the assembly of all components of the MCT and specialized equipment for its implementation.
Сущность полезной моделиThe essence of the utility model
Техническая проблема, решаемая заявленным решением полезной модели, заключается в устранении вышеуказанных проблем, свойственных аналогам и прототипу и предложении компактного кварцевого резонатора с частичным внутренним размещением элементов термостата кварцевого генератора (ГКТС) с уменьшенным энергопотреблением и высокой скоростью выхода на режим, снабженного средствами регулирования режима термостатирования, коэффициента усиления регулятора термостата и ограничения по мощности разогрева.The technical problem solved by the claimed solution of the utility model consists in eliminating the above problems inherent in analogues and prototypes and proposing a compact quartz resonator with a partial internal placement of the elements of a quartz generator thermostat (GKTS) with reduced power consumption and a high speed of reaching the mode, equipped with means for regulating the thermostating mode , the gain of the thermostat regulator and the limitation on the heating power.
Технический результат, достигаемый для применения заявленного решения, заключается в повышении эффективности КРТ в составе ГКТС, проявляемой в уменьшении времени выхода КРТ на режим и мощности потребления путем расположения части электронных элементов термостата генератора внутри корпуса кварцевого резонатора, с обеспечением максимальной тепловой связи их с кварцевым пьезоэлементом (ПЭ), и одновременно с минимальной тепловой связью их с корпусом резонатора, что, в том числе, позволяет гибко и удобно разрабатывать, настраивать и модифицировать параметры функционирования КРТ ГКТС в режиме эксплуатации.The technical result achieved for the application of the claimed solution consists in increasing the efficiency of the MCT as part of the GKTS, manifested in the reduction of the time for the MCT to reach the mode and the power consumption by placing a part of the electronic elements of the generator thermostat inside the quartz resonator body, ensuring their maximum thermal connection with the quartz piezoelectric element (PE), and at the same time with a minimum thermal coupling of them with the resonator body, which, among other things, allows flexible and convenient development, adjustment and modification of the parameters of the operation of the MCT GKTS in the operating mode.
Заявленный технический результат достигается применением кварцевого резонатора-термостата (КРТ) термостатированного кварцевого генератора (ГКТС), содержащего вакуумированный корпус, состоящий из герметично соединенных основания и колпака, в котором кварцевый пьезоэлемент с нанесенными на него пленочными возбуждающими электродами через контактные стойки, соединенные с выводами основания, смонтирован в периферийной части платы системы термостатирования, состоящей из диэлектрической подложки с размещенными на ней электронными элементами системы термостатирования, которая закреплена на теплоизолирующей опоре, установленной на основании вакуумированного корпуса и состоящей из опорного кольца, изготовленного из материала с низкой теплопроводностью, отличающийся от прототипа тем, что плата термостатирования содержит управляемые электронные элементы части термостата ГКТС, включающие транзистор, терморезистор и варикап, выводы которых соединены посредством контактного соединения с соответствующим каждому из них дополнительным наружным выводом основания вакуумированного корпуса, а диэлектрическая подложка снабжена участками металлизации, сопряженными с выводами электронных элементов и соответствующих им контактными соединениями с формированием электрической связи между ними.The claimed technical result is achieved by using a quartz resonator-thermostat (MCT) of a thermostated quartz oscillator (GCTS), containing an evacuated housing, consisting of a hermetically connected base and a cap, in which a quartz piezoelectric element with film exciting electrodes deposited on it through contact posts connected to the base leads , mounted in the peripheral part of the thermostating system board, consisting of a dielectric substrate with electronic elements of the thermostating system placed on it, which is fixed on a heat insulating support installed on the base of the evacuated body and consisting of a support ring made of a material with low thermal conductivity, which differs from the prototype in themes that the thermostating board contains controlled electronic elements of the GKTS thermostat, including a transistor, a thermistor and a varicap, the terminals of which are connected by means of a contact connection with the corresponding to each of them with an additional external terminal of the base of the evacuated body, and the dielectric substrate is equipped with metallization areas, conjugated with the terminals of the electronic elements and the corresponding contact connections with the formation of an electrical connection between them.
В предпочтительном варианте осуществления полезной модели, диэлектрическая подложка дополнительно снабжена металлизированными отверстиями, сопряженными с участками металлизации, а контактные соединения электронных элементов выполнены в виде проходящих через опорное кольцо проволочных контактов, приваренных одним из свободных концов к смежному внутреннему свободному концу соответствующего наружного дополнительного вывода основания, а вторым свободным концом, соединенных с соответствующим каждому из них металлизированным отверстием на диэлектрической подложке, сопряженным с металлизированным участком диэлектрической подложки, снабженного контактной площадкой сопряжения с соответствующим электронным элементом, со стороны сопрягаемого вывода. При этом терморезистор располагается вблизи одной из контактных стоек, на которой прикреплен кварцевый пьезоэлемент, а контактный вывод катода варикапа соединен с одним из двух выводов кварцевого пьезоэлемента, тогда как транзистор, предпочтительно, расположен в центральной части платы. В другом возможном варианте осуществления заявленного решения один из выводов терморезистора может быть электрически соединен с корпусом КРТ.In a preferred embodiment of the utility model, the dielectric substrate is additionally provided with metallized holes mating with the metallization areas, and the contact connections of the electronic elements are made in the form of wire contacts passing through the support ring, welded by one of the free ends to the adjacent inner free end of the corresponding outer additional base lead, and by the second free end, connected to a metallized hole on the dielectric substrate corresponding to each of them, conjugated to the metallized section of the dielectric substrate, provided with a contact pad for mating with the corresponding electronic element, from the side of the mating terminal. In this case, the thermistor is located near one of the contact posts, on which the quartz piezoelectric element is attached, and the contact lead of the varicap cathode is connected to one of the two leads of the quartz piezoelectric element, while the transistor is preferably located in the central part of the board. In another possible embodiment of the claimed solution, one of the terminals of the thermistor can be electrically connected to the MCT body.
В еще одном возможном варианте осуществления, электронные элементы смонтированы на плате посредством сопряжения выводов клеевым соединением токопроводящим клеем с контактными площадками металлизированных участков, сопряженных с металлизированными отверстиями на плате. Причем в другом варианте осуществления, проволочные контакты контактных соединений могут быть дополнительно зафиксированы токопроводящим клеем в соответствующих им металлизированных отверстиях.In yet another possible embodiment, the electronic elements are mounted on a board by gluing the leads with conductive glue to the contact pads of the metallized areas mating with the metallized holes on the board. Moreover, in another embodiment, the wire contacts of the contact connections can be additionally fixed with conductive glue in the corresponding metallized holes.
Согласно заявленному решению, при любом варианте осуществления, корпус может быть выполнен металлическим, а колпак вакуумированного корпуса соединен с основанием холодной сваркой.According to the claimed solution, in any embodiment, the body can be made of metal, and the cap of the evacuated body is connected to the base by cold welding.
В возможном варианте осуществления опорное кольцо дополнительно снабжено двумя диаметрально расположенными относительно друг друга на основании кварцевыми проставками, сопряженными с опорным кольцом и основанием клеевым соединением клеем с низкой газацией, а плата системы термостатирования закреплена на опорном кольце через диаметрально противоположные клеевые точки, расположенные со смещением от места крепления кварцевых проставок.In a possible embodiment, the support ring is additionally equipped with two quartz spacers diametrically located relative to each other on the base, mated to the support ring and the base by adhesive bonding with low carbonation glue, and the thermostating system board is fixed to the support ring through diametrically opposite adhesive points located offset from points of attachment of quartz spacers.
При любом варианте осуществления заявленного решения, контактные соединения, предпочтительно, выполнены из высокопрочного токопроводящего клея с прочностью на отрыв не менее 7 Н/мм2.In any embodiment of the claimed solution, the contact joints are preferably made of high-strength conductive adhesive with a peel strength of at least 7 N / mm 2 .
Краткое описание чертежей.Brief description of the drawings.
Конструкция заявленного решения проиллюстрирована на следующих чертежах:The design of the claimed solution is illustrated in the following drawings:
фиг.1 - структурная схема кварцевого резонатора-термостата согласно полезной модели;Fig. 1 is a block diagram of a quartz resonator-thermostat according to the utility model;
фиг. 2 - размещение элементов на диэлектрической подложке: а) схемное представление размещения основных элементов; б) схемное расположение контактных площадок и электронных элементов.fig. 2 - arrangement of elements on a dielectric substrate: a) schematic representation of the arrangement of the main elements; b) schematic arrangement of contact pads and electronic elements.
Следует отметить, что прилагаемые чертежи иллюстрируют только один из наиболее предпочтительных вариантов осуществления полезной модели и не может рассматриваться в качестве ограничений содержания полезной модели, которое включает и другие варианты его осуществления.It should be noted that the accompanying drawings illustrate only one of the most preferred embodiments of the utility model and cannot be considered as limiting the content of the utility model, which includes other embodiments.
Осуществимость полезной модели.Feasibility of the utility model.
Как следует из представленного на чертежах фиг. 1 и 2 примера осуществимости заявленного решения, кварцевый резонатор-термостат (КРТ) термостатированного кварцевого генератора (ГКТС) с частичным внутренним размещением элементов системы термостатирования содержит вакуумированный корпус 1, состоящий из герметично соединенных основания 2 и колпака 3, в котором кварцевый пьезоэлемент (ПЭ, пьезоэлемент) 4 с нанесенными на него пленочными возбуждающими электродами (на чертежах не показаны) посредством не менее 2-х контактных стоек 5 (стоек), соединенных с наружными выводами основания 6, смонтирован в периферийной части платы 7 системы термостатирования (плата). Плата 7 системы термостатирования состоит из диэлектрической подложки 8 с размещенными на ней электронными элементами 9 системы КРТ, являющейся частью системы термостатирования ГКТС, включающими транзистор 10, терморезистор 11, варикап 12 и резистор 18, функционально связанные с системой термостатирования ГКТС и друг с другом для решения задач функционирования и управления режимами эксплуатации КРТ. Плата 7 закреплена на теплоизолирующей опоре, установленной на основании 2 вакуумированного корпуса и состоящей из опорного кольца 13, изготовленного из материала с низкой теплопроводностью, соединенной клеевым соединением с двумя диаметрально расположенными кварцевыми проставками 19, сопряженными клеевым соединение с основанием 2 корпуса. Диэлектрическая подложка 8 платы выполнена металлизированной, а каждый вывод 13 размещенных на ней транзистора, терморезистора и варикапа электрической схемы системы термостатирования соединен посредством контактного 14 соединения с соответствующим каждому из них наружным дополнительным 15 выводом основания электронных элементов вакуумированного корпуса.As shown in Figs. 1 and 2 of an example of the feasibility of the claimed solution, a quartz resonator-thermostat (MCT) of a thermostated quartz generator (GCTS) with a partial internal placement of elements of the thermostating system contains an evacuated
Контактные 14 соединения электронных элементов выполнены в виде проходящих через опорное кольцо 13 проволочных элементов, соединенных одним из свободных концов со смежным, расположенным внутри корпуса, свободным концом соответствующего наружного дополнительного 15 вывода основания, а вторым свободным концом, соединенных с соответствующим каждому из них металлизированным отверстием 16 на плате, сопряженным с металлизированным участком 17 диэлектрической подложки, формирующим контактную площадку 20 соответствующего электронного элемента, со стороны одного из его выводов. Для поддержания требуемых условий теплообмена для функционирования КРТ, в том числе отвода тепла от платы во внешнюю среду резонатора, материалы проволоки контактных соединений выбраны с низкой теплопроводностью, наименьшим поперечным сечением и максимально возможной длиной. В частности, для изготовления контактных соединений может быть применена металлическая проволока с удельной теплопроводностью не более 40 Вт/м⋅К, диаметром сечения не более 200 мкм каждая и длиной не менее 1мм таким образом, что общее термическое сопротивления по каналу передачи тепла по всем проволочным элементам контактных соединений не превышало 10 мВт/К. При этом в предпочтительном варианте осуществления, удельная теплопроводность может составлять не более 20 Вт/м⋅К, диаметр сечения - порядка 100 мкм, а длина не менее 1,5 мм, с общим термическим сопротивлением - не более 1мВт/К. В качестве материала, обеспечивающего данные характеристики, может быть использован, например, инвар.Contact 14 connections of electronic elements are made in the form of wire elements passing through the support ring 13, connected by one of the free ends to the adjacent, located inside the housing, free end of the corresponding external additional 15 output of the base, and by the second free end, connected to the corresponding
Для обеспечения электрического контакта электронных элементов с контактными соединениями, а через них - с наружными дополнительными выводам основания, выводы данных элементов соединены со сформированными на смежной поверхности диэлектрической подложки металлизированными участками 17, сопряженными, с одной стороны, с металлизированными отверстиями 16 и контактными соединениями 14, проходящими через них, а с другой стороны - с одним из выводов соединяемого с внешней частью системы термостатирования электронного элемента, например, путем его прямого соединения с металлизированным участком или путем его сопряжения с дополнительно сформированной для удобства фиксации контактной площадкой 20. Соединение электронных элементов с металлизированным участком диэлектрической подложки может быть осуществлено любым известным из уровня техники способом, применяемым в данных конструкциях, например, посредством клеевого соединения токопроводящим клеем низкой газации, например, Loctite Ablestik 84. Аналогичное клеевое соединение может быть применено и для фиксации контактных соединений в металлизированном отверстии, что повышает надежность контактного соединения, его прочностные характеристики, оказывая тем самым непосредственное влияние на эффективность функционирования КРТ и управление характеристиками электронных элементов системой термостатирования. Дополнительным преимуществом использования токопроводящего клея, например, вместо пайки, является возможность исключения дополнительного загрязнения, попадающего внутрь объема резонатора, что необходимо для поддержания уровня вакуумирования резонатора, необходимого для обеспечения максимальной тепловой связи электронных элементов системы термостата с ПЭ, и одновременно с минимальной тепловой связью их с корпусом резонатора, что, в том числе, способствует уменьшению времени выхода на режим и мощности потребления ГКТС, а также способствует наиболее гибкой настройке и модификации ГКТС в режиме эксплуатации.To ensure electrical contact of electronic elements with contact connections, and through them - with external additional terminals of the base, the terminals of these elements are connected to
Пьезоэлемент, согласно завяленному решению, представляет собой пластину кварца с двумя тонкими пленочными электродами. Во избежание дополнительных эффектов ухода частоты резонатора, связанных с механическим сжатием пьезоэлемента в стойках 5 под действием тепловых градиентов в конструкции, кварцевая пластина в рассматриваемом примере осуществления, предпочтительно, изготавливается из двухповоротного классического SC-среза (stress compensated) с углом первого поворота 21°56’, который обеспечивает нейтральность по отношению к механическим воздействиям. Вывод каждого пленочного электрода соединен с одной из стоек токопроводящим клеем. Остальные стойки, если конструкция КРТ предусматривает больше двух стоек в конструкции, соединены с пьезоэлементом посредством клея с удельной теплопроводностью не менее 1 Вт/м⋅К.The piezoelectric element, according to the withered solution, is a quartz plate with two thin film electrodes. In order to avoid additional effects of the resonator frequency drift associated with mechanical compression of the piezoelectric element in the
Физический принцип температурного статирования КРТ основан на рассеянии мощности, падающей на транзисторе, путем распределения тепла внутри высоко теплопроводящей платы, стоек и ПЭ, до момента ограниченного сопротивлением терморезистора.The physical principle of MCT temperature statisation is based on the dissipation of the power falling on the transistor by distributing heat inside the highly heat-conducting board, racks and PE, until the moment is limited by the resistance of the thermistor.
Радиально симметричное расположение транзистора позволяет нагревать плату равномерно во избежание неравномерных механических сжатий ПЭ, а использование двухповоротного классического stress compensated (SC) среза кварца способствует дополнительной развязки конструкции от механических напряжений.The radially symmetrical arrangement of the transistor allows the board to be heated evenly in order to avoid uneven mechanical compression of the PE, and the use of a two-turn classical stress compensated (SC) cut of quartz contributes to additional decoupling of the structure from mechanical stresses.
Согласно заявленному решению и представленному на чертежах фиг. 1 и 2 примеру осуществления, для обеспечения равномерного радиально-симметричного распределения тепла теплорассеивающий элемент - транзистор располагается в центральной части диэлектрической подложки платы, что обеспечивает минимальные градиенты температуры по диэлектрической пластине, следствием чего являются минимизация риска возникновения указанных выше неравномерных механических сжатий ПЭ, более высокая точность поддержания температуры контактных соединений и пьезоэлемента при изменении окружающей температуры. При этом для поддержания данного эффекта, при выборе материалов для изготовления диэлектрической платы предпочтение отдается материалам с большой теплопроводностью, не менее 1 Вт/м⋅К, при сохранении хороших диэлектрических свойств. В частности плата может быть выполнена из нитрида алюминия. Высокая теплопроводность платы необходима для быстрого распределения тепла по всей поверхности платы, в частности переброса тепла к контактным стойкам 5, на которых крепится пьезоэлемент.According to the claimed solution and shown in the drawings, FIG. 1 and 2 in the example of implementation, to ensure uniform radially symmetric heat distribution, the heat dissipating element - the transistor is located in the central part of the dielectric substrate of the board, which provides minimal temperature gradients along the dielectric plate, which results in minimizing the risk of occurrence of the above-mentioned uneven mechanical compression of PE, higher the accuracy of maintaining the temperature of the contact connections and the piezoelectric element when the ambient temperature changes. At the same time, in order to maintain this effect, when choosing materials for the manufacture of a dielectric board, preference is given to materials with a high thermal conductivity, not less than 1 W / m⋅K, while maintaining good dielectric properties. In particular, the board can be made of aluminum nitride. The high thermal conductivity of the board is necessary for the rapid distribution of heat over the entire surface of the board, in particular, the transfer of heat to the
Согласно представленному на чертеже фиг. 2 примеру осуществления заявленного решения, КРТ содержит 4 контактные стойки, установленные на плате клеевым соединением, две из которых сопряжены с электродами закрепленного ПЭ и установлены на сформированные для каждой из них металлизированные участки 17 диэлектрической подложки, образующие контактные дорожки, соединяющие контактные стойки с металлизированными отверстиями 16, обеспечивающими вывод наружу контактов ПЭ посредством контактных соединений, аналогичных сформированным для электронных элементов, через выводы основания 6. Контактные соединения, обеспечивающие электрическую связь ПЭ с выводами оснований через контактные стойки, металлизированные участки подложки и контактные соединения выполнены посредством высокопрочного токопроводящего клея с высокой прочностью на отрыв, предпочтительно, не менее 7 Н/мм2, и низкой газации, например, указанным ранее Loctite Ablestik 84. Механическое крепление конструктивных элементов между собой также, предпочтительно, осуществляется клеевым соединением высокой прочности на отрыв и низкой газации, что снижает вероятность выброса загрязнений в объем корпуса при тепловом воздействии, а также снижает риск возникновения деформационных нагрузок на конструктивные элементы и их связи вследствие разного теплового расширения используемых в конструкции материалов сопрягаемых элементов и деформационных напряжений, возникающих в ПЭ при направленном тепловом воздействии. Сочетание механической прочности клеевых соединений данного рода и проявляемого при нагреве и деформационных нагрузках демпфирующего эффекта, за счет большей эластичности по сравнению с жесткими способами крепления, обеспечивает необходимые условия для быстрого выхода на режим КРТ при нагреве, при меньшей потребляемой мощности, а также высокую точность настройки характеристик термостатирования при внешнем управления встроенными в КРТ элементами системы термостатирования ГКТС и их стабильность в процессе эксплуатации. Вместе с тем, в возможных вариантах осуществления могут применяться и иные, известные из уровня техники, способы механического крепления конструктивных элементов КРТ и их электронных компонентов.As shown in FIG. 2 an example of the implementation of the claimed solution, the MCT contains 4 contact posts mounted on the board with an adhesive connection, two of which are coupled with the electrodes of the fixed PE and installed on the
Помимо обеспечения механического крепления ПЭ и формирования соединения, обеспечивающего контакт электродов ПЭ с выводами основания, стойки 5 выполняют также роль теплового «канала» между платой с электронными элементами системы термостатирования и ПЭ, что накладывает требования к увеличению общей термической проводимости этого «канала». Конструктивно тепловая связь между транзистором и ПЭ увеличивается за счет поперечного сечения стоек, их количества (более двух), а также увеличения теплопроводности стоек и платы. Практическим путем установлено, что при использовании в составе конструкции двух контактных стоек, например, выполненных из меди, с поперечным сечением 50 мм2 и расстоянием между платой и ПЭ порядка 2 мм общая термическая проводимость «канала», образованного контактными стойками, составит порядка 5 мВт/К, что является минимально допустимым уровнем для обеспечения функционирования КРТ в составе ГКТС с сохранением требуемых эксплуатационных характеристик. Наиболее оптимальным с точки зрения получения компактного КРТ в составе ГКТ с уменьшенным энергопотреблением и высокой скоростью выхода на режим, является, согласно заявленному решению, использование в конструкции КРТ 4 медных контактных стоек, с поперечным сечением порядка 100 мм2 и расстоянием между платой и пьезоэлементом не более 1 мм. Общая термическая проводимость «канала», сформированного таким образом, при условии использования материалов соответствующей теплопроводности, рассмотренной ранее, составит порядка 160 мВт/К, что позволяет обеспечить максимальную тепловую связь электронных элементов с ПЭ при минимизации тепловой связи их с корпусом резонатора, что способствует уменьшению времени выхода на режим и мощности потребления КРТ и ГКТС, а также эффективности настройки и модифицирования параметров КРТ и ГКТС внешним регулированием характеристик электронных элементов, расположенных на плате и системы термостатировании в целом. Для улучшения антикоррозийных свойств, и, как следствие, уменьшения газации, медных стоек, используют покрытие стоек слоем никеля, что способствует дополнительной минимизации тепловой связи электронных элементов с корпусом резонатора и достижению заявленного технического результата.In addition to providing mechanical fastening of PE and forming a connection that ensures contact of PE electrodes with base leads,
Согласно заявленному решению, терморезистор, предпочтительно, расположен вблизи одной из контактных стоек 5, на которой установлен пьезоэлемент, а один из его контактов может быть соединен с корпусом резонатора, что позволяет обеспечить режим наибольшей тепловой связи электронных элементов с ПЭ и наиболее точно поддерживать заданную температуру на кварцевом пьезоэлементе.According to the claimed solution, the thermistor is preferably located near one of the contact posts 5, on which the piezoelectric element is installed, and one of its contacts can be connected to the resonator body, which makes it possible to ensure the highest thermal coupling of the electronic elements with the PE and most accurately maintain the specified temperature on a quartz piezoelectric element.
Во избежание рассогласования температурно-зависимых частотных элементов, согласно заявленному решению, располагаемый на поверхности платы варикап статирован в едином термостате вместе с пьезоэлементом. При этом для подстройки ухода частоты в результате старения ПЭ, согласно заявленному решению, катод 21 варикапа выполнен соединенным с одним из двух выводов ПЭ (фиг.2).In order to avoid mismatch of temperature-dependent frequency elements, according to the declared solution, the varicap located on the surface of the board is staged in a single thermostat together with a piezoelectric element. In this case, to adjust the frequency drift as a result of aging PE, according to the claimed solution, the
Таким образом, указанное выше размещение транзистора, терморезистора и варикапа на плате, располагаемой в корпусе КРТ и являющейся частью системы термостатирования ГКТС, обеспечивает требуемую тепловую связь электронных элементов с ПЭ при минимизации тепловой связи их с корпусом КРТ, что способствует уменьшению времени выхода на режим и мощности потребления КРТ и ГКТС, а также эффективности настройки и модифицирования параметров КРТ и ГКТС внешним регулированием характеристик электронных элементов, расположенных на плате и системы термостатирования в целом.Thus, the above placement of the transistor, thermistor and varicap on the board located in the MCT case and being part of the GKTS thermostating system provides the required thermal connection of electronic elements with PE while minimizing their thermal connection with the MCT case, which helps to reduce the time to reach the mode and power consumption of MCT and GCTS, as well as the efficiency of setting and modifying the parameters of MCT and GCTS by external regulation of the characteristics of electronic elements located on the board and the thermostating system as a whole.
Основной частью теплоотвода КРТ, согласно заявленному решению, является опорное кольцо теплоизолирующей опоры, обеспечивающее также механическую прочность конструкции теплоотвода термостата и служащее опорой для платы 7 с электронными элементами. Являясь частью системы термостата, теплоизолирующие опоры выполнены из материала с низкой теплопроводностью, например, из стекла медицинского назначения марки НС-3 или нихромой ленты, либо другого используемого в данной области техники материала указанного назначения, с теплопроводностью не более 4 Вт/м⋅К, а в предпочтительном варианте осуществления, не более 1,5 Вт/м⋅К.The main part of the CMT heat sink, according to the declared solution, is the support ring of the heat-insulating support, which also provides the mechanical strength of the thermostat heat sink structure and serves as a support for the
Для увеличения теплового сопротивления термостата, конструкция теплоизолирующей опоры снабжена дополнительной развязкой опорного кольца 13 по точкам приклейки - кольцо клеится на основание 2 через две кварцевые проставки 19 диаметрально противоположно расположенные относительно друг друга на основании резонатора. Соединение опорного кольца теплоизолирующей опоры с кварцевыми проставками и поверхностью диэлектрической подложки, а также кварцевых проставок с основанием может быть выполнено, например, эпоксидным клеем, либо другим клеевым соединением, обеспечивающим прочное соединение, с прочностью на отрыв не менее не менее 7 Н/мм2, и низким газовыделением. В свою очередь плата 7 монтируется к опорному кольцу через две диаметрально противоположные клеевые точки, расположенные со смещением, «крест на крест», относительно приклеенных к опорному кольцу проставок. Таким образом, при достаточной механической прочности конструкции создается дополнительный длинный канал отвода тепла от платы к основанию резонатора через опорное кольцо. Таким образом, данная такая развязка обеспечивает снижение термической проводимости конструкции опорного кольца вместе с его креплением в несколько раз, в отличие, если бы кольцо приклеивалось напрямую к основанию резонатора, что обеспечивает необходимую тепловую изоляцию КРТ и максимальную тепловую связь электронных элементов с ПЭ при минимизации тепловой связи их с корпусом резонатора, с достижением заявленного технического результата.To increase the thermal resistance of the thermostat, the design of the heat-insulating support is equipped with an additional decoupling of the support ring 13 at the points of gluing - the ring is glued to the
Согласно заявленному решению, вакуумированный корпус 1, предпочтительно, выполнен путем соединения основания 2 и колпака 3 холодной сваркой. Как известно, холодная сварка происходит за счет интенсивной пластической деформации, приводящей к течению металла в зоне сварки, которое выносит из указанной зоны окисные пленки с поверхности металлов, препятствующие образованию прочного монолитного соединения. При этом процесс сварки осуществляется без нагрева металла. Отсутствие нагрева позволяет получать сварные соединения одноименных или разноименных металлов без образования хрупких интерметаллидов в зоне стыка, которые приводят к низкой прочности и существенному снижению надежности данных сварных соединений. Собственно, сам процесс пластической деформации металлов осуществляется внедрением в свариваемые элементы конструкции, в зоне их соединения, стальных пуансонов штамповой оснастки. Форма пуансонов подбирается в зависимости от предпочтительного вида соединения, с возможностью формирования сплошного шва или имеющего сочетание контактных участков. Большое усилие сжатия пуансоном свариваемых элементов обеспечивает в зоне соединения разрыв окисных пленок, их дробление и образование чистых поверхностей, способных к схватыванию. Таким образом, граница соединения перестает быть барьером и происходит взаимная диффузия атомов, сопровождающаяся структурными изменениями в зоне контакта и пластической деформацией с выделением большого количества тепла, формируя тем самым монолитное соединение. Это позволяет избежать дополнительных загрязнений, попадающих внутрь объема резонатора, а также герметизировать резонаторы в условиях высокого вакуума с разрежением, например, 5⋅10-4 Па, но не менее 10-2 Па, в противовес, например, герметизации корпуса резонаторов резистивной сваркой, в результате которой происходит расплавление шва герметизации, а продукты реакции данного процесса частично остаются внутри резонатора. Таким образом, применение метода холодной-сварки, за счет обеспечения чистой среды с высоким разрежением внутри корпуса и наиболее качественной сборки позволяет исключить формирование каналов утечки тепла и обеспечить максимальную тепловую связь электронных элементов с ПЭ, в том числе, за счет минимизации тепловой связи их с корпусом резонатора, что, в свою очередь, обеспечивает возможность создания малогабаритного КРТ с малой мощностью потребления при сохранении функциональных характеристик и достижении заявленного технического результата.According to the claimed solution, the evacuated
В дополнение необходимо также отметить, что металлический корпус резонатора обладает более высокой прочностью к внешним воздействующим факторам, чем КРТ в стеклянном корпусе, что позволяет формировать теплоотвод внутри резонатора с использованием хрупких, но менее теплопроводящих, материалов, например, на базе стекла. Никелированное покрытие металлического корпуса резонатора создает дополнительное удержание тепла внутри конструкции за счет внутреннего отражения теплового излучения от поверхности.In addition, it should also be noted that the metal housing of the resonator has a higher strength to external factors than MCT in a glass housing, which makes it possible to form a heat sink inside the resonator using fragile but less heat-conducting materials, for example, glass-based. The nickel-plated coating of the metal housing of the resonator creates additional heat retention inside the structure due to the internal reflection of thermal radiation from the surface.
При подачи электрического напряжения на выводы система термостатирования через электронные элементы, расположенные на плате схемы термостатирвания внутри корпуса КРТ, нагревает диэлектрическую подложку до заданной температуры и поддерживает ее с высокой точностью при изменении окружающей температуры. Нагретая диэлектрическая подложка, главным образом, через контактные стойки и тепловую связь электронных элементов с ПЭ, при минимальной тепловой связи их с корпусом, подогревает кварцевый ПЭ до его рабочей температуры. При этом нагретые части КРТ теряют энергию в окружающую среду через инфракрасное излучение, теплопроводность остаточного газа в объеме КРТ, но главным образом, через теплопроводность теплоизолирующей опоры, состоящей из опорного кольца кварцевых проставок, клеевое соединение которых между собой, основанием и диэлектрической подложкой платы, за счет смещения мест приклейки, образует длинный тепловой канал. Поскольку транзистор расположен в центральной части диэлектрической подложки, а терморезистор и варикап со смещением к контактным стойкам, причем катод варикапа соединен с одним из контактов ПЭ, тепловой поток от центра диэлектрической подложке к ее периферийной части, где установлены контактные стойки очень мал и контролируется терморезитором, что обеспечивает минимальные градиенты температуры по диэлектрической пластине 5, следствием чего являются более высокая точность поддержания температуры контактных стоек и ПЭ установленного на них при изменении окружающей температуры. При рассогласовании температурно-зависимых частотных элементов, ухода частоты в результате старения ПЭ, воздействия иных факторов, влияющих на частотные характеристики, времени выхода на режим, потребляемой мощности и требуемой функциональности ГКТС и входящего в него КРТ, посредством управления характеристиками размещенных в корпусе КРТ электронных элементов части термостата ГКТС подключением схемы термостат ГКТС к наружным дополнительным выводам основания КРТ, связанными с выводами каждого из данных электронных элементов КРТ, с возможностью корректировки схемы управления системой термостатирования, настройки термостата на требуемую температуру и ее поддержание с необходимой точностью, времени выхода на режим, коэффициента усиления регулятора термостата, а также регулирования пиковой мощности без изменения напряжения питания. При этом для подстройки ухода частоты в результате старения ПЭ катод варикапа соединяется с одним из двух выводов ПЭ.When an electric voltage is applied to the terminals, the thermostating system through electronic elements located on the thermostat circuit board inside the MCT case heats the dielectric substrate to a predetermined temperature and maintains it with high accuracy when the ambient temperature changes. The heated dielectric substrate, mainly through contact racks and thermal connection of electronic elements with PE, with minimal thermal connection between them and the case, heats the quartz PE to its operating temperature. In this case, the heated parts of the MCT lose energy to the environment through infrared radiation, the thermal conductivity of the residual gas in the volume of the MCT, but mainly through the thermal conductivity of the heat-insulating support, consisting of a support ring of quartz spacers, the adhesive connection of which to each other, the base and the dielectric substrate of the board, for due to the displacement of the places of gluing, it forms a long thermal channel. Since the transistor is located in the central part of the dielectric substrate, and the thermistor and varicap are biased to the contact posts, and the cathode of the varicap is connected to one of the PE contacts, the heat flux from the center of the dielectric substrate to its peripheral part, where the contact posts are installed, is very small and is controlled by a thermistor. which provides minimum temperature gradients along the
В соответствии с заявленным решением, КРТ с внутренними размещением элементов части термостата ГКТС позволяет обеспечить создание резонатора с мощностью потребления не более 350 мВт при температуре -40°С и не более 200 мВт при температуре 25°С, обеспечивающим стабильность поддержания температуры не менее 0,05 градусов/градус (6 градусов поддержания температуры на ПЭ при изменении внешней среды от -40 до +80°С, выдерживающую однократный удар не менее 500g и синусоидальную вибрацию не менее 30g (за счет средств сопряжения конструктивных элементов и электронных компонентов), а также определять и изменять схему управления системой термостатирования, за счет подключения схемы термостатирования ГКТС к наружным дополнительным выводам основания КРТ, связанным с выводами каждого из электронных элементов КРТ.In accordance with the declared solution, MCT with internal placement of the elements of the part of the GKTS thermostat allows the creation of a resonator with a power consumption of no more than 350 mW at a temperature of -40 ° C and no more than 200 mW at a temperature of 25 ° C, ensuring the stability of maintaining a temperature of at least 0, 05 degrees / degree (6 degrees of maintaining the temperature on the PE when the external environment changes from -40 to + 80 ° C, withstanding a single shock of at least 500g and sinusoidal vibration of at least 30g (due to the interface of structural elements and electronic components), as well as determine and change the control scheme of the thermostating system by connecting the thermostating circuit of the GKTS to the external additional terminals of the MCT base connected with the terminals of each of the electronic elements of the MCT.
Таким образом, решение согласно заявленной полезной модели предлагает компактную, простую в технологическом плане конструкцию КРТ, обеспечивающую повышении эффективности КРТ в составе ГКТС за счет уменьшения мощности потребления КРТ и ГКТС при изменении температурного режима в процессе эксплуатации с одновременным уменьшением времени выхода на режим КРТ, следствием чего является более высокая, по сравнению с прототипом, температурная стабильность частоты КРТ, за счет обеспечения доступа к управлению характеристиками расположенной части электронных элементов термостата генератора внутри корпуса КРТ, с обеспечением максимальной тепловой связи их с пьезоэлементом, и, одновременно, с минимальной тепловой связью их с корпусом КРТ, что позволяет наиболее гибко и удобно настраивать и модифицировать характеристики КРТ в составе ГКТС в режиме эксплуатации.Thus, the solution according to the declared utility model offers a compact, technologically simple design of the MCT, which provides an increase in the efficiency of the MCT as part of the GCTS by reducing the power consumption of MCT and GCTS when the temperature regime changes during operation with a simultaneous decrease in the time to reach the MCT mode, as a consequence which is a higher, in comparison with the prototype, temperature stability of the MCT frequency, due to providing access to the control of the characteristics of the located part of the electronic elements of the generator thermostat inside the MCT housing, with ensuring their maximum thermal connection with the piezoelectric element, and, at the same time, with a minimum thermal connection between them with the MCT body, which allows the most flexible and convenient adjustment and modification of the characteristics of the MCT as part of the GKTS in the operating mode.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021121898U RU207070U1 (en) | 2021-07-23 | 2021-07-23 | QUARTZ RESONATOR WITH PARTIAL INTERNAL LOCATION OF GENERATOR THERMOSTAT ELEMENTS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021121898U RU207070U1 (en) | 2021-07-23 | 2021-07-23 | QUARTZ RESONATOR WITH PARTIAL INTERNAL LOCATION OF GENERATOR THERMOSTAT ELEMENTS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU207070U1 true RU207070U1 (en) | 2021-10-11 |
Family
ID=78286724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021121898U RU207070U1 (en) | 2021-07-23 | 2021-07-23 | QUARTZ RESONATOR WITH PARTIAL INTERNAL LOCATION OF GENERATOR THERMOSTAT ELEMENTS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU207070U1 (en) |
Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1669373A1 (en) * | 1989-12-12 | 1996-06-10 | Омский научно-исследовательский институт приборостроения | Quartz resonator-thermostat |
| RU95110021A (en) * | 1995-06-14 | 1997-06-10 | С.П. Ковита | Quartz resonator crystal oven |
| RU2101854C1 (en) * | 1996-01-12 | 1998-01-10 | Игорь Владимирович Абрамзон | Crystal resonator-thermostat |
| RU2236745C1 (en) * | 2003-02-26 | 2004-09-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Нижегородский Научно-Исследовательский Институт Радиотехники" | Emitter-controlled transistor switch |
| US20070069612A1 (en) * | 2005-08-30 | 2007-03-29 | Epson Toyocom Corporation | Piezoelectric resonator and adjustment method |
| RU2329591C1 (en) * | 2007-04-11 | 2008-07-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения" | Quartz resonator-thermostat |
| RU103042U1 (en) * | 2010-11-15 | 2011-03-20 | Игорь Владимирович Абрамзон | QUARTZ RESONATOR-THERMOSTAT |
| RU123218U1 (en) * | 2012-07-11 | 2012-12-20 | Игорь Владимирович Абрамзон | QUARTZ RESONATOR-THERMOSTAT |
| RU125419U1 (en) * | 2012-09-18 | 2013-02-27 | Игорь Владимирович Абрамзон | QUARTZ RESONATOR THERMOSTAT |
| RU128042U1 (en) * | 2012-08-22 | 2013-05-10 | Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") | MINIATURE QUARTZ RESONATOR (GENERATOR) - THERMOSTAT |
| RU2503122C1 (en) * | 2012-11-16 | 2013-12-27 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Алмаз-Фазотрон" | Thermostatted quartz generator |
| JP2016012803A (en) * | 2014-06-27 | 2016-01-21 | 京セラクリスタルデバイス株式会社 | Piezoelectric device with constant temperature oven |
| RU167515U1 (en) * | 2016-05-20 | 2017-01-10 | Акционерное общество "Морион" | QUARTZ RESONATOR-THERMOSTAT |
| RU175889U1 (en) * | 2017-06-22 | 2017-12-21 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") | MINIATURE QUARTZ RESONATOR-THERMOSTAT |
| RU198436U1 (en) * | 2019-09-02 | 2020-07-08 | Игорь Владимирович Абрамзон | Quartz resonator thermostat |
-
2021
- 2021-07-23 RU RU2021121898U patent/RU207070U1/en active
Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1669373A1 (en) * | 1989-12-12 | 1996-06-10 | Омский научно-исследовательский институт приборостроения | Quartz resonator-thermostat |
| RU95110021A (en) * | 1995-06-14 | 1997-06-10 | С.П. Ковита | Quartz resonator crystal oven |
| RU2101854C1 (en) * | 1996-01-12 | 1998-01-10 | Игорь Владимирович Абрамзон | Crystal resonator-thermostat |
| RU2236745C1 (en) * | 2003-02-26 | 2004-09-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Нижегородский Научно-Исследовательский Институт Радиотехники" | Emitter-controlled transistor switch |
| US20070069612A1 (en) * | 2005-08-30 | 2007-03-29 | Epson Toyocom Corporation | Piezoelectric resonator and adjustment method |
| RU2329591C1 (en) * | 2007-04-11 | 2008-07-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения" | Quartz resonator-thermostat |
| RU103042U1 (en) * | 2010-11-15 | 2011-03-20 | Игорь Владимирович Абрамзон | QUARTZ RESONATOR-THERMOSTAT |
| RU123218U1 (en) * | 2012-07-11 | 2012-12-20 | Игорь Владимирович Абрамзон | QUARTZ RESONATOR-THERMOSTAT |
| RU128042U1 (en) * | 2012-08-22 | 2013-05-10 | Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") | MINIATURE QUARTZ RESONATOR (GENERATOR) - THERMOSTAT |
| RU125419U1 (en) * | 2012-09-18 | 2013-02-27 | Игорь Владимирович Абрамзон | QUARTZ RESONATOR THERMOSTAT |
| RU2503122C1 (en) * | 2012-11-16 | 2013-12-27 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Алмаз-Фазотрон" | Thermostatted quartz generator |
| JP2016012803A (en) * | 2014-06-27 | 2016-01-21 | 京セラクリスタルデバイス株式会社 | Piezoelectric device with constant temperature oven |
| RU167515U1 (en) * | 2016-05-20 | 2017-01-10 | Акционерное общество "Морион" | QUARTZ RESONATOR-THERMOSTAT |
| RU175889U1 (en) * | 2017-06-22 | 2017-12-21 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") | MINIATURE QUARTZ RESONATOR-THERMOSTAT |
| RU198436U1 (en) * | 2019-09-02 | 2020-07-08 | Игорь Владимирович Абрамзон | Quartz resonator thermostat |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI477072B (en) | Oscillator device comprising a thermally-controlled piezoelectric resonator | |
| US7427902B2 (en) | High-stability piezoelectric oscillator | |
| JPS61187351A (en) | Semiconductor module for power integrating heat pipe | |
| US6859110B2 (en) | High-stability piezoelectric oscillator | |
| US20100073098A1 (en) | Constant-temperature type crystal oscillator | |
| JPS59130449A (en) | Insulation type semiconductor element | |
| JP3398331B2 (en) | Manufacturing method of temperature compensated crystal oscillator | |
| RU207070U1 (en) | QUARTZ RESONATOR WITH PARTIAL INTERNAL LOCATION OF GENERATOR THERMOSTAT ELEMENTS | |
| JP7396496B2 (en) | Constant temperature oven type piezoelectric oscillator | |
| JP4499478B2 (en) | Constant temperature crystal oscillator using crystal resonator for surface mounting | |
| RU2777015C1 (en) | Quartz resonator with partial internal placement of the generator thermostat elements | |
| US11894852B2 (en) | Thermostatic type crystal oscillator | |
| JP5741869B2 (en) | Piezoelectric device | |
| RU167515U1 (en) | QUARTZ RESONATOR-THERMOSTAT | |
| US20220037579A1 (en) | Oscillator | |
| JPH0429229B2 (en) | ||
| CN115133876A (en) | Vibration device | |
| CN110401427A (en) | A kind of encapsulation internal heat high-precision crystal resonator and assembly method | |
| JP2002246868A (en) | Crystal oscillator package structural body and method for sealing the same | |
| WO2022181547A1 (en) | Thermostatic bath-type piezoelectric oscillator | |
| JP2005143060A (en) | Piezoelectric vibrator and piezoelectric oscillator using the same | |
| RU2803020C1 (en) | Method for soldering semiconductor crystals | |
| WO2023182062A1 (en) | Thermostatic oven type piezoelectric oscillator | |
| JP2000196361A (en) | Structure of highly stable piezoelectric oscillator | |
| WO2022186124A1 (en) | Thermostatic bath-type piezoelectric oscillator |