RU2081506C1 - Quartz generator and process of its manufacture - Google Patents

Quartz generator and process of its manufacture Download PDF

Info

Publication number
RU2081506C1
RU2081506C1 RU95103335A RU95103335A RU2081506C1 RU 2081506 C1 RU2081506 C1 RU 2081506C1 RU 95103335 A RU95103335 A RU 95103335A RU 95103335 A RU95103335 A RU 95103335A RU 2081506 C1 RU2081506 C1 RU 2081506C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
circuit board
elements
segment
generator
printed circuit
Prior art date
Application number
RU95103335A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95103335A (en
Inventor
С.В. Анастасьев
А.А. Волков
Я.Л. Вороховский
А.И. Дубинчик
Е.М. Смирнов
Original Assignee
Акционерное общество открытого типа "Морион"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество открытого типа "Морион" filed Critical Акционерное общество открытого типа "Морион"
Priority to RU95103335A priority Critical patent/RU2081506C1/en
Publication of RU95103335A publication Critical patent/RU95103335A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2081506C1 publication Critical patent/RU2081506C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, electronics. SUBSTANCE: quartz generator has outer air-tight case 2 and printed-circuit board 1 put on it. Cuts 14 are made through thickness of printed circuit board which divide board 1 into two segments 6 and 13 interjoined by jumpers 15. All thermostated element of generator circuit, for example, quartz resonator 3, varicap 4, temperature transducer 5 and heater 7 are mounted on segment 8 and all non-thermostated elements of this circuit, for instance, self-excited oscillator 9, power supply source 10, amplifier 11 and others as well as units for attachment of printed-circuit board 1 to case 2 are mounted on segment 13. Elements arranged on different segments are interconnected by thin wires 16 of metal with low heat conduction. Summary width of jumpers 15 is equal to 0.01-0.2 of summary length of cuts 14. Free cavities of case 2 are filled with gas having low heat conduction, for instance, xenon. Process of manufacture of quartz generator includes making of through cuts 14 in thickness of printed-circuit board 1 with formation of two segments 8 and 13 interjoined by jumpers 15. Then elements of generator circuit are mounted on printed-circuit board 1. All thermostated elements of circuit as well as temperature transducer and heater are mounted on segment 8 and all non-thermostated elements are mounted on segment 13. Then printed-circuit boards 1 is put on pin leads 18 into case. Points of attachment of leads 18 on printed circuit board 1 are positioned only on segment 13. After this outer case 2 is sealed and its cavities are filled with xenon. EFFECT: facilitated manufacture, increased operational reliability of quartz generator. 11 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к генераторам частоты с пьезоэлектрическими резонаторами. The invention relates to electronics, in particular to frequency generators with piezoelectric resonators.

Как известно, стабильность частоты кварцевых генераторов в значительной степени зависит от температурного режима элементов, входящих в состав генератора, и, в первую очередь, кварцевого резонатора. Поэтому разработаны различные конструкции кварцевых генераторов, в которых с помощью специальных конструктивных мероприятий поддерживается заданная рабочая температура резонатора. Например, известен кварцевый генератор по патенту США 4985687, 1990, в котором на печатной плате смонтированы кварцевый резонатор, помещенный в съемный герметичный корпус, и элементы схемы генератора. Непосредственно на самом резонаторе установлен нагревательный элемент, а между резонатором и печатной платой размещен датчик температуры. Таким образом, расположение нагревателя на поверхности резонатора обеспечивает наименьшие потери тепла при теплопередаче от нагревателя к резонатору и тем самым позволяет снизить потребляемую мощность нагревателя, если в генераторе необходимо поддерживать заданную температуру только резонатора. Все остальные элементы схемы генератора, смонтированные на печатной плате, получают значительно меньшее количество тепла, которое передается на плату через корпус резонатора и при этом распространяется по всей плате. As is known, the frequency stability of quartz oscillators largely depends on the temperature regime of the elements that make up the generator, and, first of all, the quartz resonator. Therefore, various designs of quartz oscillators have been developed, in which, with the help of special design measures, the specified operating temperature of the resonator is maintained. For example, a crystal oscillator according to US Pat. No. 4,985,687, 1990 is known, in which a crystal crystal mounted in a removable sealed housing and circuit elements of a generator are mounted on a printed circuit board. A heating element is installed directly on the resonator, and a temperature sensor is placed between the resonator and the printed circuit board. Thus, the location of the heater on the surface of the resonator provides the lowest heat loss during heat transfer from the heater to the resonator and thereby reduces the power consumption of the heater if it is necessary to maintain the set temperature of the resonator only in the generator. All other elements of the generator circuit mounted on a printed circuit board receive significantly less heat, which is transmitted to the board through the resonator body and, at the same time, is distributed throughout the board.

В то же время существуют другие конструкции кварцевых генераторов, в которых для достижения заданной стабильности частоты необходимо обеспечивать стабильность температуры не только резонатора, но и других элементов схемы генератора. В частности, известны термостатированные высокостабильные кварцевые генераторы, включающие в себя печатные платы с электрической схемой генератора, помещенные в камеру термостата, датчик температуры и нагревательный элемент, поддерживающий в камере термостата заданный температурный режим (см. Альтшуллер Г.Б. и др. Кварцевые генераторы. М. Радио и связь, 1984). At the same time, there are other designs of quartz oscillators in which, in order to achieve a given frequency stability, it is necessary to ensure temperature stability not only of the resonator, but also of other elements of the generator circuit. In particular, thermostatically controlled highly stable crystal oscillators are known, which include printed circuit boards with the generator circuitry placed in the thermostat chamber, a temperature sensor and a heating element that maintains the specified temperature regime in the thermostat chamber (see Altshuller GB and other crystal oscillators. M. Radio and Communications, 1984).

Недостатком кварцевых генераторов, имеющих указанную конструкцию, является высокое энергопотребление, большое время выхода на рабочий режим и большие габариты. Для получения частотной стабильности в области рабочих температур в известных генераторах нагревают практически все элементы схемы. Большая площадь поверхности нагрева приводит к высокой потребляемой мощности, увеличению времени выхода на режим из-за большой массы всех нагреваемых элементов и снижению температурной стабильности из-за больших тепловых потоков, вызванных большой потребляемой мощностью. A disadvantage of quartz oscillators having the indicated design is high power consumption, a long time for reaching the operating mode and large dimensions. To obtain frequency stability in the field of operating temperatures, almost all circuit elements are heated in known generators. A large heating surface area leads to high power consumption, an increase in the exit time to the mode due to the large mass of all heated elements and a decrease in temperature stability due to large heat fluxes caused by high power consumption.

Известен также термостатированный кварцевый генератор, включающий в себя резонатор, печатную плату с элементами электрической схемы генератора и схему термостатирования, состоящую из нагревательного элементы, датчика температуры и терморегулятора. Для повышения стабильности температуры резонатора, последний помещен в герметичный отсек, на корпусе которого с наружной стороны установлен нагревательный элемент. Вся сборка в целом помещена в наружный корпус (см. патент Франции Nо 2660499, 1991). Это устройство принято за прототип. Also known is a thermostatically controlled quartz oscillator, which includes a resonator, a printed circuit board with elements of an electric circuit of the generator, and a thermostatic circuit consisting of heating elements, a temperature sensor, and a temperature regulator. To increase the temperature stability of the resonator, the latter is placed in a sealed compartment, on the case of which a heating element is installed on the outside. The entire assembly as a whole is placed in the outer casing (see French Patent No. 2660499, 1991). This device is taken as a prototype.

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, связанная с наличием двух корпусов, а также большая потребляемая на обогрев мощность, так как тепло обогрева распространяется через нижнюю часть корпуса герметичного отсека по всей печатной плате. Соответственно снижается температурная стабильность увеличивается время выхода на режим. A disadvantage of the known device is the design complexity associated with the presence of two cases, as well as the large power consumed for heating, since the heating heat is distributed through the lower part of the housing of the sealed compartment throughout the printed circuit board. Accordingly, the temperature stability decreases, the time to exit to the mode increases.

Известен также способ изготовления термостатированного кварцевого генератора, включающий изготовление печатной платы, монтаж на ней термостатируемых и нетермостатируемых элементов схемы генератора, установку резонатора, помещенного в термостатированный корпус, на печатную плату, подключение к электрической схеме генератора, установку датчика температуры, терморегулятора и нагревателя, герметизацию термостатированного корпуса и затем установку всей сборки в наружный корпус (см. Альтшуллер Г.Б. и др. Кварцевые генераторы. М. Радио и связь, 1984 г.). Этот способ принят за прототип. There is also a known method of manufacturing a thermostatically controlled quartz oscillator, including the manufacture of a printed circuit board, installation of thermostatically and non-thermostatically controlled elements of the generator circuit on it, installing a resonator placed in a thermostated housing on a printed circuit board, connecting to an electric circuit of the generator, installing a temperature sensor, temperature regulator and heater, sealing a thermostatic enclosure and then installing the entire assembly in an external enclosure (see Altshuller GB and other Quartz oscillators. M. Radio and ide, 1984). This method is adopted as a prototype.

Недостатком известного способа является его сложность, связанная с необходимостью помещения резонатора в специальный термостатированный корпус с последующей герметизацией этого корпуса, а затем установкой всей сборки в наружный корпус. The disadvantage of this method is its complexity, associated with the need to place the resonator in a special thermostatic housing, followed by sealing of this housing, and then installing the entire assembly in an external housing.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание простого по конструкции кварцевого генератора, имеющего низкое энергопотребление, небольшие габариты и высокую стабильность частоты, а также разработка экономичного способа изготовления такого генератора. The problem to which the present invention is directed, is the creation of a simple-by-design quartz oscillator having low power consumption, small dimensions and high frequency stability, as well as the development of an economical method of manufacturing such a generator.

Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении изобретения, является снижение энергопотребления генератора, уменьшение времени выхода на рабочий режим, а также упрощение технологии изготовления. The technical result that can be obtained by carrying out the invention is to reduce the power consumption of the generator, reduce the time required to reach the operating mode, and also simplify the manufacturing technology.

Согласно изобретению в кварцевом генераторе, включающем наружный герметичный корпус и установленную в этом наружном корпусе печатную плату, на которой смонтированы термостатируемые и нетермостатируемые элементы схемы генератора, датчик температуры, терморегулятор и нагреватель, для достижения указанного технического результата печатная плата снабжена сквозными по толщине платы прорезями, разделяющими плату на два сегмента, соединенные между собой перемычками, причем все термостатируемые элементы схемы генератора, а также датчик температуры и нагреватель смонтированы на одном сегменте, а на другом сегменте расположены нетермостатируемые элементы и узлы крепления печатной платы в наружном корпусе. According to the invention, in a quartz oscillator including an outer sealed enclosure and a printed circuit board installed in this outer enclosure, on which thermostatically and non-thermostatically controlled elements of the oscillator circuit are mounted, a temperature sensor, a temperature regulator and a heater, to achieve this technical result, the circuit board is provided with slots through the thickness of the circuit board, dividing the board into two segments connected by jumpers, moreover, all thermostatically controlled elements of the generator circuit, as well as the sensor mperatury and a heater mounted on one segment and another segment disposed netermostatiruemye elements and the circuit board attachment points in the outer housing.

Электрические соединения между элементами схемы генератора, смонтированными на разных сегментах печатной платы, могут быть выполнены тонкими проволочками из металла с низкой теплопроводностью. Суммарная ширина перемычек может быть равна 0,01-0,2 от суммарной длины прорезей. Кварцевый резонатор, если он нуждается в дополнительном термостатировании, может быть смонтирован на печатной плате в том сегменте, в котором смонтированы остальные термостатируемые элементы схемы, но если конструкция резонатора такова, что он не нуждается в дополнительном термостатировании, то он может быть смонтирован в наружном корпусе отдельно от печатной платы. Наружный корпус может быть заполнен газом с низкой теплопроводностью, например, ксеноном. Часть нетермостатируемых элементов схемы может быть расположена на дополнительной печатной плате, установленной в наружном корпусе. Electrical connections between generator circuit elements mounted on different segments of the printed circuit board can be made of thin metal wires with low thermal conductivity. The total width of the jumpers can be equal to 0.01-0.2 of the total length of the slots. A quartz resonator, if it needs additional temperature control, can be mounted on a printed circuit board in the segment in which the other thermostatic elements of the circuit are mounted, but if the design of the resonator is such that it does not need additional temperature control, it can be mounted in an external case separate from the circuit board. The outer casing may be filled with gas with low thermal conductivity, for example, xenon. Part of non-thermostatically controlled circuit elements can be located on an additional printed circuit board installed in the outer casing.

Способ изготовления кварцевого генератора, согласно изобретению, включает изготовление печатной платы, монтаж на ней электрической схемы генератора, содержащей нетермостатируемые и термостатируемые элементы, датчика температуры, терморегулятора и нагревателя, установку платы в наружный корпус и герметизацию корпуса, причем для достижения указанного технического результата на печатной плате перед монтажом выполняют сквозные по толщине платы прорези с образованием на плате двух сегментов, соединенных между собой перемычками, и монтируют на одном сегменте термостатируемые элементы схемы генератора, а также датчик температуры и нагреватель, а на другом сегменте платы монтируют нетермостатируемые элементы. A method of manufacturing a quartz generator, according to the invention, includes the manufacture of a printed circuit board, mounting on it an electrical circuit of a generator containing non-thermostatically controlled and thermostatically controlled elements, a temperature sensor, a temperature regulator and a heater, installing the circuit board in an external case and sealing the case, and to achieve the indicated technical result on a printed circuit Before mounting, slots are made through the board through the thickness of the board with the formation on the board of two segments connected by jumpers and a mont they install thermostatically controlled elements of the generator circuit on one segment, as well as a temperature sensor and a heater, and non-thermostatically controlled elements are mounted on the other segment of the board.

Электрические соединения между элементами, смонтированными на разных сегментах, могут быть выполнены тонкими проволочками из металла с низкой теплопроводностью, например, нихрома или ковара. При герметизации наружного корпуса по окончании монтажа его полость может быть заполнена газом с низкой теплопроводностью, например, ксеноном. Electrical connections between elements mounted on different segments can be made of thin wires of metal with low thermal conductivity, for example, nichrome or kovar. When sealing the outer case after installation, its cavity can be filled with gas with low thermal conductivity, for example, xenon.

Выполнение на печатной плате сквозных по толщине прорезей обеспечивает значительное уменьшение теплового потока, распространяющегося от термостатируемых элементов по пластмассе платы. Поскольку все термостатируемые, то есть нагреваемые, элементы схемы смонтированы только на одном сегменте платы, который отделен от остальной части платы сквозными прорезями, то тепловой поток, идущий от нагреваемых элементов по плате, может распространяться только через перемычки, соединяющие сегменты платы. Поперечное сечение перемычек достаточно мало, и это создает большое термическое сопротивление на пути теплового потока, в результате чего значительно уменьшаются потери тепла на обогрев соседних участков платы, нетермостатируемых элементов и наружного корпуса. Еще больше увеличить тепловое сопротивление на пути тепловых потоков, идущих от нагреваемых элементов, может выполнение электрических соединений элементов, смонтированных на разных сегментах, в виде тонких, диаметром примерно 0,1 мм, проволочек из металла с низкой теплопроводностью, например, нихрома или ковара. В этом случае исключаются хорошо проводящие тепло медные дорожки на печатной плате. Эффект теплоизоляции тем выше, чем меньше суммарная ширина перемычек, потому последняя не должна превышать 0,2 от суммарной длины прорезей. В противном случае полезный эффект увеличения теплоизоляции сильно ослабляется. Однако при суммарной ширине перемычек менее 0,01 от суммарной длины прорезей, прочность соединения сегментов между собой становится недостаточной и это может привести к разрушению печатной платы. Уменьшения потерь тепла можно также добиться благодаря заполнению полости корпуса газом с низкой теплопроводностью, например, ксеноном. Резонатор моет иметь конструкцию, в которой пьезоэлемент уже термостатирован, и в этом случае резонатор может располагаться отдельно от печатной платы. Однако в случае необходимости резонатор может быть размещен также и на термостатированном секторе печатной платы. Возможность размещения резонатора на печатной плате или отдельно от нее дает преимущества при конструировании генератора благодаря расширению числа возможных компоновочных решений. Размещение части нетермостатируемых элементов схемы на дополнительной печатной плате дает возможность обеспечить необходимые габаритные размеры генератора. The execution on the printed circuit board of the through-cuts through the thickness provides a significant reduction in the heat flux propagating from thermostatically controlled elements through the plastic of the board. Since all thermostatically controlled, that is, heated, circuit elements are mounted on only one segment of the board, which is separated from the rest of the board by through slots, the heat flow coming from the heated elements on the board can be distributed only through jumpers connecting the board segments. The cross section of the jumpers is quite small, and this creates a large thermal resistance in the path of the heat flux, as a result of which heat losses for heating neighboring sections of the board, non-thermostatically controlled elements and the outer case are significantly reduced. To further increase the thermal resistance in the path of heat fluxes coming from the heated elements, the electrical connections of elements mounted on different segments can be made in the form of thin wires with a diameter of about 0.1 mm made of metal with low thermal conductivity, for example, nichrome or kovar. In this case, heat-conducting copper tracks on the circuit board are excluded. The effect of thermal insulation is the higher, the smaller the total width of the jumpers, so the latter should not exceed 0.2 of the total length of the slots. Otherwise, the beneficial effect of increasing thermal insulation is greatly attenuated. However, with the total width of the jumpers less than 0.01 of the total length of the slots, the strength of the connection of the segments to each other becomes insufficient and this can lead to destruction of the printed circuit board. Reducing heat loss can also be achieved by filling the body cavity with a gas with low thermal conductivity, for example, xenon. The resonator may have a structure in which the piezoelectric element is already thermostated, in which case the resonator may be located separately from the printed circuit board. However, if necessary, the resonator can also be placed on the thermostatically controlled sector of the printed circuit board. The possibility of placing the resonator on the printed circuit board or separately from it gives advantages in the design of the generator by expanding the number of possible layout solutions. Placing a part of non-thermostatically controlled circuit elements on an additional printed circuit board makes it possible to provide the necessary overall dimensions of the generator.

Отнесение элементов схемы к числу термостатируемых или нетермостатируемых определяется требованиями, предъявляемыми к термостабильности генератора. В частности, при минимальных требованиях, термостатируемым может быть только пьезоэлемент резонатора. Для достижения более высокой температурной стабильности могут быть термостатированы резонатор, варикап, терморегулятор и другие элементы. The assignment of circuit elements to the number of thermostatically controlled or non-thermostatically controlled is determined by the requirements for thermostability of the generator. In particular, with the minimum requirements, only a resonator piezoelectric element can be thermostatically controlled. To achieve higher temperature stability, the resonator, varicap, thermostat and other elements can be thermostatically controlled.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен кварцевый генератор, общий вид, поперечный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вариант выполнения кварцевого генератора, в котором часть нетермостатируемых элементов расположена на дополнительной печатной плате. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a crystal oscillator, general view, cross section; in FIG. 2, section AA in FIG. one; in FIG. 3 embodiment of a quartz generator, in which part of the non-thermostatically controlled elements is located on an additional printed circuit board.

В одном из возможных вариантов выполнения изобретения, согласно формуле изобретения, кварцевый генератор (фиг. 1) содержит печатную плату 1, установленную в наружном герметичном корпусе 2. Кварцевый резонатор 3, накрытый тепловым экраном (экран на чертеже условно не показан), варикап 4, включенный в цепь корректировки частоты генератора, датчик температуры 5, терморегулятор 6 и нагревательный элемент 7, т.е. все термостатируемые в данной конкретной конструкции генератора элементы, сгруппированы на одном сегменте 8 печатной платы 1. Все другие элементы схемы, в частности автогенератор 9, источник питания 10, усилитель 11, формирователь 12 ТТ -сигнала и др. расположены на другом сегменте 13 печатной платы 1. Сегмент 8 отделен от сегмента 13 сквозными по толщине платы прорезями 14 (фиг. 2), расположенными по периметру сегмента 8. Сегменты 8 и 13 соединены между собой перемычками 15. Электрические соединения элементов, расположенных на разных сегментах печатной платы 1, выполнены тонкими проволочками 16. Внутренняя полость наружного корпуса 2 заполнена волокнистым теплоизолятором 17, который способствует устранению потерь тепла, возникающих из-за конвекции и излучения, и увеличивает механическую прочность всей конструкции. Плата 1 закреплена посредством пайки на штырьевых выводах 18 корпуса 2, причем узлы крепления платы 1 на штырьевых выводах 18 размещены только в сегменте 13. В качестве газовой среды внутри герметичного корпуса 2 находится инертный газ ксенон, имеющий низкую теплопроводность. In one possible embodiment of the invention, according to the claims, the crystal oscillator (Fig. 1) contains a printed circuit board 1 mounted in an external sealed enclosure 2. A crystal cavity 3 covered by a heat shield (the screen is not shown conventionally in the drawing), varicap 4, included in the generator frequency correction circuit, temperature sensor 5, temperature controller 6 and heating element 7, i.e. all thermostatic elements in this particular design of the generator are grouped on one segment 8 of the circuit board 1. All other circuit elements, in particular the oscillator 9, the power supply 10, the amplifier 11, the TT-signal shaper 12, etc. are located on the other segment 13 of the circuit board 1. Segment 8 is separated from segment 13 through the thickness of the board through slots 14 (Fig. 2) located along the perimeter of segment 8. Segments 8 and 13 are interconnected by jumpers 15. Electrical connections of elements located on different segments of the printed circuit boards 1 are made of thin wires 16. The inner cavity of the outer casing 2 is filled with a fibrous heat insulator 17, which helps to eliminate heat loss due to convection and radiation, and increases the mechanical strength of the whole structure. The board 1 is fixed by soldering to the pin terminals 18 of the housing 2, and the attachment points of the board 1 on the pin terminals 18 are located only in the segment 13. Inert gas xenon having a low thermal conductivity is located inside the sealed housing 2.

Способ изготовления описанного кварцевого генератора заключается в следующем. A method of manufacturing the described crystal oscillator is as follows.

На заготовке для печатной платы 1 выполняют методом просечки или любым иным способом сквозные по толщине прорези 14 заданной конфигурации, оставляя перемычки 15, и таким путем образуют на плате 1 сегменты 8 и 13. Затем на сегменте 8 монтируют все термостатируемые элементы схемы, в частности, резонатор 3, варикап 4, датчик температуры 5, терморегулятор 6 и нагревательный элемент 7. На сегменте 13 монтируют все нетермостатируемые элементы, в частности, автогенератор 10, усилитель 11 и другие. С помощью тонких проволочек из металла с низкой теплопроводностью выполняют электрические соединения элементов, расположенные на разных сегментах платы. Затем припаивают плату 1 на штырьевые выводы 18 корпуса 2, заполняют полость корпуса 2 волокнистым или пористым теплоизолятором 17, закрывают крышку корпуса 2 и производят герметизацию корпуса, например, путем запаивания. Одновременно откачивают из полости корпуса 2 воздух и заполняют эту полость ксеноном. On the blank for the printed circuit board 1, they are cut through or in any other way through the thickness through the slots 14 of a given configuration, leaving the jumpers 15, and in this way form segments 8 and 13 on the board 1. Then, all thermostatic elements of the circuit are mounted on segment 8, in particular a resonator 3, a varicap 4, a temperature sensor 5, a temperature regulator 6, and a heating element 7. On a segment 13, all non-thermostatically controlled elements are mounted, in particular, an oscillator 10, an amplifier 11, and others. Using thin wires of metal with low thermal conductivity, electrical connections of elements located on different segments of the board are performed. Then the board 1 is soldered to the pin terminals 18 of the housing 2, the cavity of the housing 2 is filled with a fibrous or porous heat insulator 17, the lid of the housing 2 is closed and the housing is sealed, for example, by sealing. At the same time, air is pumped out of the cavity of the casing 2 and this cavity is filled with xenon.

В конкретном примере выполнения кварцевый генератор содержал печатную плату размерами 24х33 мм, выполненную из пластмассы толщиной 1 мм. В центральной части платы выполнены прорези шириной 1 мм, ограничивающие прямоугольный сегмент размерами 13х17 мм. Между собой сегменты печатной платы соединены двумя перемычками шириной по 2 мм каждая. Элементы схемы, расположенные на разных сегментах платы, соединены между собой проволочками из нихрома диаметром 0,1 мм. In a specific exemplary embodiment, the quartz generator contained a 24 x 33 mm printed circuit board made of 1 mm thick plastic. Slots 1 mm wide are made in the central part of the board, restricting the 13 × 17 mm rectangular segment. The PCB segments are interconnected by two jumpers 2 mm wide each. Elements of the circuit located on different segments of the board are interconnected by nichrome wires with a diameter of 0.1 mm.

Кварцевый генератор работает следующим образом. При подаче питания на генератор нагревательный элемент 7 разогревается до заданной температуры, которая измеряется датчиком 5 и поддерживается постоянной с помощью терморегулятора 6. При этом тепло от нагревателя 7 распространяется по плате 1, по теплоизоляции 17, и по газовой среде, заполняющей внутреннюю полость корпуса 2. Часть теплового потока от нагревателя 7, которая распространяется по печатной плате 1, концентрируется в основном на "горячем" сегменте 8, т.к. прорези 14 надежно изолируют сегмент 8 от сегмента 13, а поперечное сечение перемычек 15 достаточно мало и это создает большое термическое сопротивление на пути теплового потока. Вследствие этого "горячий" сегмент 8 прогревается равномерно, что обеспечивает точное поддержание температуры на всех элементах схемы генератора, расположенных на сегменте 8. Часть теплового потока от "горячего" сегмента 8, которая протекает через слой теплоизоляции 17, окружающей плату 1, тоже мала, т.к. она пропорциональна площади поверхности "горячего" сегмента 8, а эта площадь невелика, поскольку на сегменте 8 расположены только элементы, нуждающиеся в термостатировании, которые составляют только часть (обычно небольшую) от общего количества элементов, входящих в схему генератора. Величину теплового потока, распространяющегося по теплоизоляционному материалу, можно еще уменьшить, используя в качестве газовой среды внутри корпуса 2 инертный газ ксенон, теплопроводность которого примерно в четыре раза ниже, чем теплопроводность воздуха. A crystal oscillator operates as follows. When power is supplied to the generator, the heating element 7 is heated to a predetermined temperature, which is measured by the sensor 5 and maintained constant by means of the temperature controller 6. In this case, the heat from the heater 7 is distributed along the board 1, through the insulation 17, and through the gas medium filling the internal cavity of the housing 2 The part of the heat flux from the heater 7, which extends over the printed circuit board 1, concentrates mainly on the "hot" segment 8, because the slots 14 reliably isolate the segment 8 from the segment 13, and the cross section of the jumpers 15 is quite small and this creates a large thermal resistance in the path of the heat flux. As a result, the “hot” segment 8 warms up evenly, which ensures accurate temperature maintenance on all elements of the generator circuit located on the segment 8. The part of the heat flow from the “hot” segment 8, which flows through the insulation layer 17 surrounding the board 1, is also small, because it is proportional to the surface area of the "hot" segment 8, and this area is small, since only elements that need to be temperature controlled are located on segment 8, which make up only a part (usually small) of the total number of elements included in the generator circuit. The magnitude of the heat flux propagating through the insulating material can be further reduced by using inert gas xenon as the gas medium inside the housing 2, whose thermal conductivity is about four times lower than the thermal conductivity of air.

Кварцевый генератор предлагаемой конструкции обладает малыми габаритами и более высокими эксплуатационными характеристиками при использовании тех же, что и в известных конструкциях, элементов схемы, в том числе и при одинаковых кварцевых резонаторах. Разделение платы на сегменты с термостатируемыми и нетермостатируемыми элементами приводит к тому, что потребляемая мощность генератора снижается в 2 раза, температурная стабильность увеличивается в 2 раза, время выхода на режим уменьшается в 1,5 раза. The quartz oscillator of the proposed design has small dimensions and higher operational characteristics when using the same elements as in the known designs, circuit elements, including with the same quartz resonators. Dividing the board into segments with thermostatic and non-thermostatic elements leads to the fact that the power consumption of the generator is reduced by 2 times, temperature stability is increased by 2 times, the time to reach the mode is reduced by 1.5 times.

Claims (10)

1. Кварцевый генератор, включающий наружный герметичный корпус и установленную в этом корпусе печатную плату, на которой смонтированы термостатируемые и нетермостатируемые элементы схемы генератора, датчик температуры, нагреватель и терморегулятор, отличающийся тем, что печатная плата снабжена сквозными по толщине прорезями, разделяющими плату на два сегмента, соединенных между собой перемычками, причем все термостатируемые элементы схемы генератора, а также датчик температуры и нагреватель смонтированы на одном сегменте, а на другом сегменте расположены нетермостатируемые элементы и узлы крепления печатной платы в наружном корпусе. 1. A quartz oscillator, including an external sealed enclosure and a printed circuit board installed in this enclosure, on which thermostatic and non-thermostatically controlled elements of the generator circuit are mounted, a temperature sensor, a heater and a temperature regulator, characterized in that the printed circuit board is equipped with slits that are through-thickness through the thickness and divide the circuit board into two segment, interconnected by jumpers, and all thermostatic elements of the generator circuit, as well as the temperature sensor and heater are mounted on one segment and on the other the segment contains non-thermostatically controlled elements and PCB mounts in the outer casing. 2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что суммарная ширина перемычек составляет 0,01 0,2 от суммарной длины прорезей. 2. The generator according to claim 1, characterized in that the total width of the jumpers is 0.01 to 0.2 of the total length of the slots. 3. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что электрические соединения между элементами, смонтированными на разных сегментах, выполнены тонкими проволочками из металла с низкой теплопроводностью. 3. The generator according to claim 1, characterized in that the electrical connections between the elements mounted on different segments are made of thin metal wires with low thermal conductivity. 4. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что наружный корпус заполнен газом с низкой теплопроводностью, например, ксеноном. 4. The generator according to claim 1, characterized in that the outer casing is filled with gas with low thermal conductivity, for example, xenon. 5. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что резонатор смонтирован на сегменте печатной платы вместе с термостатируемыми элементами схемы генератора. 5. The generator according to claim 1, characterized in that the resonator is mounted on a segment of the printed circuit board together with thermostatically controlled elements of the generator circuit. 6. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что резонатор смонтирован в упомянутом наружном герметичном корпусе отдельно от печатной платы. 6. The generator according to claim 1, characterized in that the resonator is mounted in the said outer sealed enclosure separately from the printed circuit board. 7. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что часть нетермостатируемых элементов схемы генератора смонтирована на дополнительной печатной плате, установленной в упомянутом наружном корпусе. 7. The generator according to claim 1, characterized in that a part of the non-thermostatically controlled elements of the generator circuit is mounted on an additional printed circuit board installed in the said outer casing. 8. Способ изготовления кварцевого генератора, включающий изготовление печатной платы, монтаж на ней электрической схемы генератора, содержащей нетермостатируемые и термостатируемые элементы, датчика температуры, терморегулятора и нагревателя, последующую установку платы в наружный корпус и герметизацию корпуса, отличающийся тем, что на печатной плате перед монтажом схемы выполняют сквозные по толщине прорези с образованием на плате двух сегментов, соединенных между собой перемычками, причем на одном сегменте монтируют термостатируемые элементы схемы генератора, датчик температуры и нагреватель, а на другом сегменте монтируют нетермостатируемые элементы. 8. A method of manufacturing a quartz oscillator, including the manufacture of a printed circuit board, mounting on it an electrical circuit of a generator containing non-thermostatically controlled and thermostatically controlled elements, a temperature sensor, a temperature regulator and a heater, subsequent installation of the circuit board in an external housing and sealing the housing, characterized in that on the printed circuit board before By mounting the circuit, slots are made through the thickness with the formation on the board of two segments interconnected by jumpers, and thermostatically mounted on one segment s elements of the oscillator circuit, a temperature sensor and heater, and mounted on a different segment netermostatiruemye elements. 9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что электрические соединения между элементами, смонтированными на разных сегментах, выполнены тонкими проволочками из металла с низкой теплопроводностью. 9. The method according to p. 8, characterized in that the electrical connections between the elements mounted on different segments are made of thin metal wires with low thermal conductivity. 10. Способ по п. 7, отличающийся тем, что при герметизации наружного корпуса по окончании монтажа его полость заполняют инертным газом с низкой теплопроводностью, например ксеноном. 10. The method according to p. 7, characterized in that when sealing the outer case after installation, its cavity is filled with an inert gas with low thermal conductivity, for example xenon.
RU95103335A 1995-03-06 1995-03-06 Quartz generator and process of its manufacture RU2081506C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95103335A RU2081506C1 (en) 1995-03-06 1995-03-06 Quartz generator and process of its manufacture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95103335A RU2081506C1 (en) 1995-03-06 1995-03-06 Quartz generator and process of its manufacture

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95103335A RU95103335A (en) 1996-12-27
RU2081506C1 true RU2081506C1 (en) 1997-06-10

Family

ID=20165452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95103335A RU2081506C1 (en) 1995-03-06 1995-03-06 Quartz generator and process of its manufacture

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2081506C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999003194A2 (en) * 1997-07-09 1999-01-21 Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo Morion Thermostatically controlled quartz generator
RU2498499C1 (en) * 2012-03-19 2013-11-10 Юрий Станиславович Гуськов High-frequency multi-crystal oscillator
RU2632268C2 (en) * 2015-12-09 2017-10-03 Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") Quartz generator
RU2643703C1 (en) * 2016-09-05 2018-02-05 Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") Quartz oscillator
RU2777015C1 (en) * 2021-06-09 2022-08-01 Акционерное общество "Морион" Quartz resonator with partial internal placement of the generator thermostat elements

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Патент Франции N 2660499, кл. H 03 B 5/32, 1991. 2. Альтшуллер Г.Б., Елфимов Н.Н., Шакулин В.Г. Кварцевые генераторы. - М.: Радио и связь, 1984, с. 120. *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999003194A2 (en) * 1997-07-09 1999-01-21 Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo Morion Thermostatically controlled quartz generator
WO1999003194A3 (en) * 1997-07-09 1999-07-08 Otkrytoe Aktsionernoe Obschest Thermostatically controlled quartz generator
EP0998021A1 (en) * 1997-07-09 2000-05-03 Otkrytoe Aksionnernoe Obschestvo Morion Thermostatically controlled quartz generator
US6208213B1 (en) 1997-07-09 2001-03-27 Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo “Morion” Thermostatically controlled crystal oscillator
RU2498499C1 (en) * 2012-03-19 2013-11-10 Юрий Станиславович Гуськов High-frequency multi-crystal oscillator
RU2632268C2 (en) * 2015-12-09 2017-10-03 Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") Quartz generator
RU2643703C1 (en) * 2016-09-05 2018-02-05 Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") Quartz oscillator
RU2777015C1 (en) * 2021-06-09 2022-08-01 Акционерное общество "Морион" Quartz resonator with partial internal placement of the generator thermostat elements

Also Published As

Publication number Publication date
RU95103335A (en) 1996-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2122278C1 (en) Constant-temperature crystal oscillator and its temperature controller adjustment technique
JP4855087B2 (en) Constant temperature crystal oscillator
US7737796B2 (en) Constant temperature type crystal oscillator
JP4955042B2 (en) Constant temperature crystal oscillator
JP4270158B2 (en) Highly stable piezoelectric oscillator
JP4298580B2 (en) Highly stable crystal oscillator using a thermostatic chamber
JP2008060716A (en) Oven-controlled crystal oscillator
RU2081506C1 (en) Quartz generator and process of its manufacture
JP4499478B2 (en) Constant temperature crystal oscillator using crystal resonator for surface mounting
US4586006A (en) Crystal oscillator assembly
GB2038102A (en) Circuit board temperature controller
JP2006191327A (en) Thin high stable piezoelectric oscillator
JP2015095716A (en) Crystal oscillator with thermostatic bath
JP2003224422A (en) Piezoelectric vibrator with function of retaining temperature and piezoelectric oscillator with the same function
RU7261U1 (en) THERMOSTATED QUARTZ GENERATOR
JP2005143060A (en) Piezoelectric vibrator and piezoelectric oscillator using the same
JPS6327454Y2 (en)
JP2000077940A (en) Piezo-oscillator
JP3909569B2 (en) Piezoelectric oscillator and thermal insulation structure thereof
RU2503122C1 (en) Thermostatted quartz generator
RU2207704C2 (en) Temperature-controlled crystal oscillator
JP2010103610A (en) Piezoelectric oscillator
JPH1141032A (en) Temperature controller for crystal oscillator
JP2007335937A (en) Atomic oscillator and temperature control method of atomic oscillator
JP2005203995A (en) Constant-temperature oven type piezoelectric oscillator