RU2487470C1 - Кварцевый резонатор - Google Patents
Кварцевый резонатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2487470C1 RU2487470C1 RU2012130509/08A RU2012130509A RU2487470C1 RU 2487470 C1 RU2487470 C1 RU 2487470C1 RU 2012130509/08 A RU2012130509/08 A RU 2012130509/08A RU 2012130509 A RU2012130509 A RU 2012130509A RU 2487470 C1 RU2487470 C1 RU 2487470C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- heat
- quartz
- temperature
- thermoresistive
- Prior art date
Links
Landscapes
- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технике стабилизации частоты и может быть использовано при разработке высокостабильных кварцевых генераторов. Техническим результатом является повышение долговременной и температурной стабильностей частоты, уменьшение температурного динамического коэффициента частоты (ТДКЧ) и потребляемой мощности при нагреве, постоянной времени выхода на рабочий режим кварцевого резонатора. Кварцевый резонатор содержит усеченный линзовый пьезоэлемент с нанесенными на него возбуждающими электродами, пленочным резистивным нагревателем и датчиком температуры, основание с закрепленным на нем пьезоэлементом и транзисторным нагревателем, которое, в свою очередь, закреплено в корпусе при помощи теплоизолирующего держателя, с торцевых сторон усеченного пьезоэлемента нанесены терморезистивные пленки, которые являются нагрузкой двух бескорпусных транзисторов выходных ступеней терморегулятора, размещаемых поверх терморезистивных пленок по центру торцевых сторон пьезоэлемента, причем на периферии пьезоэлемента нормально к первому закреплен второй термодатчик, а сам пьезоэлемент закреплен в корпусе при помощи теплоизолирующего держателя, основание которого выполнено в виде пластины из диэлектрического материала с высоким тепловым сопротивлением. 2 ил.
Description
Изобретение относится к технике стабилизации частоты и может быть использовано при разработке высокостабильных кварцевых генераторов.
Известны кварцевые резонаторы, у которых используют термостатированные кварцевые усеченные линзовые пьезоэлементы AT или SC срезов для получения высокостабильных колебаний опорных частот [1]. В такой конструкции пьезоэлемента на его поверхность по краям нанесены пленочные резистивные элементы - нагреватели. Такое решение позволяет в целом уменьшить объем генератора и реализовать ускоренный выход серийного генератора на рабочий режим практически без ухудшения стабильности частоты при незначительном уменьшении добротности кварцевого резонатора (5-7)% относительно неусеченного линзового пьезоэлемента.
Однако такое конструктивное решение имеет ряд недостатков:
1. Отсутствие возможности термокомпенсации стабилизируемой частоты генерируемых колебаний.
2. Отсутствие термокомпенсации по температурно динамическому коэффициенту частоты (ТДКЧ) генератора, что существенно увеличивает время установления его частоты при резких изменениях температуры как в момент включения, так и окружающей среды.
3. Низкие показатели по долговременной стабильности частоты за счет релаксации нанесенных на поверхность кварцевого пьезоэлемента (КП) терморезистивных нагревателей.
Известен также кварцевый резонатор - термостат [2], в котором отсутствует терморезистивная пленка, наносимая на поверхность пьезоэлемента. В таком резонаторе, содержащем вакуумированный корпус, в котором закреплено основание с размещенным на нем транзистором, установленным на металлической пластине, и контактными лепестками, в которых установлен кварцевый пьезоэлемент с нанесенными на него возбуждающими электродами, нагревателем и датчиком температуры, основание выполнено в виде металлического кольца с расположенными на нем местами крепления его в вакуумированном корпусе. Указанные места крепления опорного металлического кольца в корпусе и места крепления металлической пластины на опорном кольце выполнены в виде диэлектрических изоляторов, в которых размещены металлические стержни. Вакуумированный корпус снабжен металлизацией внутренней поверхности. Технический результат заключается в том, что малая масса термостатируемого узла и хорошая тепловая связь между нагревателем, пьезоэлементом и датчиком температуры обеспечивают его быстрый разогрев.
Недостатком данного устройства является также большой градиент температуры между нагревателем, выполненным в виде металлической пластины с расположенным на нем транзистором, и пьезоэлементом. Значительные постоянная времени и потребляемая мощность при выходе на рабочий режим генератора в целом. Отсюда низкий кпд по потребляемой мощности. Отсутствие термокомпенсации по температурно динамическому коэффициенту частоты (ТДКЧ) генератора, что существенно увеличивает время установления его частоты при резких изменениях температуры как в момент включения, так и окружающей среды.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является кварцевый резонатор-термостат [3], содержащий пьезоэлемент с нанесенными на него возбуждающими электродами, пленочным резистивным нагревателем и датчиком температуры, основание с закрепленным на нем пьезоэлементом и транзисторным нагревателем, которое в свою очередь закреплено в корпусе при помощи теплоизолирующего держателя, основание выполнено в виде пластины из диэлектрического материала и имеет теплоемкость, равную теплоемкости пьезоэлемента. На основании закреплен транзисторный нагреватель, в цепь эмиттера которого включен пленочный резистивный нагреватель.
Однако прототип не лишен существенных недостатков.
1. Подобный нагреватель был исследован в [4], что показало непригодность данного решения при серийном производстве в связи со сложностью достижения равенства теплоемкостей пьезоэлемента и диэлектрической пластины.
2. Сохраняется терморезистивная пленка, наносимая на поверхность пьезоэлемента в качестве нагревательного элемента, что ухудшает характеристики долговременной стабильности генератора.
3. Сохраняется высокая постоянная времени резонатора из-за необходимости разогрева дополнительной массы теплоемкой диэлектрической пластины, а отсюда низкий кпд генератора по потребляемой мощности.
4. Невозможность термокомпенсации по температурно динамическому коэффициенту частоты (ТДКЧ) генератора, что существенно увеличивает время установления его частоты при резких изменениях температуры как в момент включения, так и окружающей среды, т.к. здесь сохраняется эффект присоединенной массы в виде теплоемкой диэлектрической пластины.
Задачей изобретения является повышение стабильности частоты за счет: уменьшения постоянной времени при разогреве пьезоэлемента, уменьшения старения и возможности термокомпенсации и регулировки по ТДКЧ пьезоэлемента при сохранении малого времени разогрева резонатора в целом.
Эта цель достигается тем, что для повышения долговременной и температурной стабильностей частоты, уменьшения ТДКЧ и потребляемой мощности при нагреве, постоянной времени выхода на рабочий режим кварцевого резонатора с торцевых сторон усеченного пьезоэлемента нанесены терморезистивные пленки, которые являются нагрузкой двух бескорпусных транзисторов выходных ступеней терморегулятора, размещаемых поверх терморезистивных пленок по центру торцевых сторон пьезоэлемента, причем на периферии пьезоэлемента нормально к первому закреплен второй термодатчик, а сам пьезоэлемент закреплен в корпусе при помощи теплоизолирующего держателя, основание которого выполнено в виде пластины из диэлектрического материала с высоким тепловым сопротивлением.
Новым в изобретении является конструкция нагревателя и конструктивное решение кварцевого резонатора, обеспечивающих всей совокупностью существенных технологических и схемотехнических признаков более высокие метрологические характеристики в сравнении с прототипом.
на чертежах изображено:
- на фиг.1 - конструкция резонатора (без внутренних соединений);
- на фиг.2 - вид А на конструкцию (без корпуса) сверху для усеченного линзового кварцевого пьезоэлемента.
Резонатор (фиг.1-2) содержит вакуумированный корпус 1 с металлизацией внутренней поверхности 8, в котором закреплено термоизоляционное основание 2, пьезоэлемент 3 с нанесенными на него возбуждающими электродами 9, пленочными резистивными нагревателями 6.1, 6.2, транзисторы нагревателя 7.1, 7.2, датчики температуры 10.1, 10.2, в качестве которых используются терморезисторы, закрепленные на периферии пьзоэлемента 3, стойки 11 из материала с низкой теплопроводностью, контактные лепестки 5.1, 5.2, термоотражатель 4.
Кварцевый резонатор работает следующим образом.
При включении кварцевого генератора схема терморегулятора кварцевого резонатора получает информацию с датчика 10.2 о температурном состоянии пьезоэлемента 3 и начинается его прогрев до температуры термостатирования. Выходной каскад схемы терморегулирования представляет собой два бескорпусных транзистора 7.1 и 7.2, включенных в параллель, в коллекторы которых включены соответственно термонагреватели 6.1 и 6.2. На базы транзисторов 7.1 и 7.2 подается управляющее напряжение, представляющее собой результат усиленного совокупного сигнала, получаемого от обоих датчиков 10.1 и 10.2. Терморегулятор построен по пропорционально-интегро-дифференциальной схеме (ПИД-регулятор), в которой включение второго датчика 10.1 обеспечивает возможность вносить поправку регулирования при быстрых изменениях температуры окружающей среды, т.е. корректировать ТДКЧ. При этом ПИД-регулятор построен так, что при значительной разнице температур от температуры статирования включается форсированный режим подогрева. Малым разницам температур соответствует включение подогрева за счет мощности, рассеиваемой на коллекторах транзисторов 7.1 и 7.2, а терморезистивные пленки 6.1. и 6.2 выполняют роль теплового радиатора.
Замена пластины из диэлектрического материала с теплоемкостью, равной теплоемкости пьезоэлемента, на пластину в виде диэлектрического материала с высоким тепловым сопротивлением и размещение выходных транзисторов схемы терморегулирования непосредственно на пьезоэлементе позволяют уменьшить теплоемкость, а значит, величину потребляемой мощности при нагреве кварцевого резонатора в целом и его постоянную времени при переходных процессах во время разогрева, т.е. наличие низкой теплопроводности узлов крепления основания пьезоэлемента и наличие металлизации внутреннего вакуумированного баллона резонатора обеспечивают малые тепловые потери и высокую температурную стабильность частоты. Данное решение позволяет повысить технологичность производства таких кварцевых резонаторов, т.к. не требует подбора от образца к образцу равенства постоянных времени пьезоэлемента и диэлектрической пластины, как это сделано в прототипе.
Источники информации
1. Пьезоэлектрические резонаторы. Справочник./ Андросова В.Г. и др. Под ред. П.Е.Кандыбы и П.Г.Позднякова. - М.: Радио и связь, 1992. - 392 с.
2. Патент №2155442, Россия, МПК 7 Н03Н 9/19, 9/15. ОАО "Морион". №111816/09; Кварцевый резонатор с внутренним термостатированием. Опубл. 27.08.2000.
3. Патент №2236746, Россия, МПК 7 Н03Н 9/08. ФГУП ОНИИП. №2003100159/09; Кварцевый резонатор - термостат. Опубл. 20.09.2004.
4. Иванченко Ю.С. и др. Прецизионный терморегулятор//Влияние внешних электромагнитных полей на линии железнодорожной связи. Межвузов. тематич. сб. науч. трудов, ОИИЖД, Омск, 1977, т.1. - с.118-121.
Claims (1)
- Кварцевый резонатор, содержащий усеченный линзовый пьезоэлемент с нанесенными на него возбуждающими электродами, пленочным резистивным нагревателем и датчиком температуры, основание с закрепленным на нем пьезоэлементом и транзисторным нагревателем, которое, в свою очередь, закреплено в корпусе при помощи теплоизолирующего держателя, отличающийся тем, что, с торцевых сторон усеченного пьезоэлемента нанесены терморезистивные пленки, которые являются нагрузкой двух бескорпусных транзисторов выходных ступеней терморегулятора, размещаемых поверх терморезистивных пленок по центру торцевых сторон пьезоэлемента, причем на периферии пьезоэлемента нормально к первому закреплен второй термодатчик, а сам пьезоэлемент закреплен в корпусе при помощи теплоизолирующего держателя, основание которого выполнено в виде пластины из диэлектрического материала с высоким тепловым сопротивлением.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012130509/08A RU2487470C1 (ru) | 2012-07-17 | 2012-07-17 | Кварцевый резонатор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012130509/08A RU2487470C1 (ru) | 2012-07-17 | 2012-07-17 | Кварцевый резонатор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2487470C1 true RU2487470C1 (ru) | 2013-07-10 |
Family
ID=48788375
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012130509/08A RU2487470C1 (ru) | 2012-07-17 | 2012-07-17 | Кварцевый резонатор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2487470C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2777015C1 (ru) * | 2021-06-09 | 2022-08-01 | Акционерное общество "Морион" | Кварцевый резонатор с частичным внутренним размещением элементов термостата генератора |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2101854C1 (ru) * | 1996-01-12 | 1998-01-10 | Игорь Владимирович Абрамзон | Кварцевый резонатор-термостат |
US6274964B1 (en) * | 1997-12-16 | 2001-08-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric resonator |
US6525449B1 (en) * | 1997-12-04 | 2003-02-25 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric resonator utilizing a harmonic in a thickness-extensional vibration mode |
RU2236746C1 (ru) * | 2003-01-04 | 2004-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Омский научно-исследовательский институт приборостроения | Кварцевый резонатор-термостат |
RU2329591C1 (ru) * | 2007-04-11 | 2008-07-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения" | Кварцевый резонатор-термостат |
RU2444122C1 (ru) * | 2010-09-20 | 2012-02-27 | Юрий Сергеевич Иванченко | Кварцевый резонатор |
-
2012
- 2012-07-17 RU RU2012130509/08A patent/RU2487470C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2101854C1 (ru) * | 1996-01-12 | 1998-01-10 | Игорь Владимирович Абрамзон | Кварцевый резонатор-термостат |
US6525449B1 (en) * | 1997-12-04 | 2003-02-25 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric resonator utilizing a harmonic in a thickness-extensional vibration mode |
US6274964B1 (en) * | 1997-12-16 | 2001-08-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric resonator |
RU2236746C1 (ru) * | 2003-01-04 | 2004-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Омский научно-исследовательский институт приборостроения | Кварцевый резонатор-термостат |
RU2329591C1 (ru) * | 2007-04-11 | 2008-07-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения" | Кварцевый резонатор-термостат |
RU2444122C1 (ru) * | 2010-09-20 | 2012-02-27 | Юрий Сергеевич Иванченко | Кварцевый резонатор |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2777015C1 (ru) * | 2021-06-09 | 2022-08-01 | Акционерное общество "Морион" | Кварцевый резонатор с частичным внутренним размещением элементов термостата генератора |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6166608A (en) | Thermo-electric cooled oven controlled crystal oscillator | |
JP7256805B2 (ja) | 周波数基準発振器デバイス、および周波数基準信号を安定させる方法 | |
JP5218169B2 (ja) | 圧電発振器及びこの圧電発振器の周囲温度測定方法 | |
JP5218372B2 (ja) | 圧電発振器、及び圧電発振器の周波数制御方法 | |
JP2003309432A (ja) | 高安定圧電発振器 | |
WO2002033826A2 (en) | Dual oven oscillator using a thermoelectric module | |
JP2004048686A (ja) | 高安定圧電発振器 | |
RU2329591C1 (ru) | Кварцевый резонатор-термостат | |
RU2487470C1 (ru) | Кварцевый резонатор | |
RU103042U1 (ru) | Кварцевый резонатор-термостат | |
JP2007097036A (ja) | 圧電発振器 | |
RU198436U1 (ru) | Кварцевый резонатор-термостат | |
ES2523475T3 (es) | Dispositivo de oscilador, sistema de comunicación y procedimientos de control asociados | |
WO2019048737A1 (en) | FREQUENCY REFERENCE OSCILLATOR WITH REGULATED TEMPERATURE ENCLOSURE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME | |
RU167515U1 (ru) | Кварцевый резонатор-термостат | |
RU2503122C1 (ru) | Термостатированный кварцевый генератор | |
RU2101854C1 (ru) | Кварцевый резонатор-термостат | |
JPH0750523A (ja) | 恒温制御水晶発振器 | |
RU2726170C1 (ru) | Генератор с динамическим разогревом термостата ПАВ-резонатора | |
RU198435U1 (ru) | Кварцевый резонатор-термостат | |
RU2236746C1 (ru) | Кварцевый резонатор-термостат | |
JP5362344B2 (ja) | 多段型とした恒温型の水晶発振器 | |
JPH0314303A (ja) | 恒温槽入り水晶発振器 | |
WO2024027326A1 (zh) | 一种温度控制装置及相关设备 | |
JPH03104404A (ja) | 恒温槽付水晶発振器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140718 |