Низкочастотный кварцевый резонатор РКС-ВМ-7Б
Основные технические характеристики
Диапазон рабочих температур | °C | -40 ... +70 |
Точность настройки | ±10 х 10-6 | |
Вид корпуса | Э2 |
Монокристалл кварца (двуокись кремния), являющийся основной частью резонатора, обладает пьезоэлектрическими свойствами. Приложение электрического потенциала к кварцевой пластине вызывает ее деформацию и наоборот, деформация кристалла приводит к появлению на поверхностях пластины электрических зарядов. Приложение переменного электрического потенциала приводит к возбуждению механических колебаний кварцевой пластины. Если частота этих колебаний близка к частоте собственного механического резонанса кварцевой пластины, то амплитуда колебаний значительно возрастает, а вместе с тем увеличивается величина зарядов, обусловленных пьезоэффектом. В этом случае резонатор, включенный в электрическую цепь, проявляет себя эквивалентно контуру, показанному на рисунке.
2. Эквивалентные параметры резонатора
Такая схема называется эквивалентной схемой замещения резонатора, а величины С1, С0, L1, R1 – эквивалентными параметрами резонатора. Величину С0 называют статической емкостью. На частотах, далеких от резонанса резонатор ведет себя как обычный конденсатор с емкостью С0. Параметры С1, L1, R1 принято называть динамической емкостью, динамической индуктивностью и динамическим сопротивлением соответственно, поскольку они проявляются только при колебаниях с частотой, близкой к частоте собственного резонанса кварцевой пластины, обусловленного конструкцией резонатора. Производные параметры: С0/С1 - емкостной коэффициент или емкостное отношение, а также С1/(2С0)х100% - резонансный промежуток, характеризуют способность резонатора к перестройке частоты (Poolability) при включении последовательно резонатору реактивной нагрузки. Чем больше резонансный промежуток и, соответственно, меньше емкостное отношение, тем шире пределы возможной перестройки частоты резонатора.
3. Точность настройки
Частота резонанса, указанная в документации на резонатор, называется номинальной. Максимально допустимое отклонение частоты резонатора, измеренной при температуре 25±5 0С, от номинальной называется точностью настройки прибора. Этот параметр, равный (f-fн)/fн, где f - реальная частота резонатора, а fн - его номинальная частота, измеряется в миллионных долях от номинальной частоты, обозначаемых 1х10-6 или ррМ (part per Million). В отдельных редких случаях значение этого параметра приводится в %. Верхний и нижний пределы точности настройки обозначаются знаками «+» и «-» соответственно, например, ±30х10-6 или –10 … +20 ррМ. Пределы точности настройки кварцевого резонатора выбираются из стандартного ряда в соответствии с ГОСТом.
4. Нагрузочная емкость
Если контур, показанный на рисунке, включить в реальную электрическую цепь, то из-за влияния реактивных элементов этой цепи резонансная частота будет несколько отличаться от резонансной частоты контура. Зная параметры эквивалентной схемы резонатора и реактивных элементов цепи можно определить величину изменения частоты резонанса. Для упрощения взаимодействия заказчиков и производителей резонаторов и обеспечения взаимозаменяемости изделий практикуется настройка резонаторов с нагрузочной емкостью. При включении резонатора последовательно с нагрузочной емкостью, измеренная частота должна соответствовать
номинальной с учетом указанной точности настройки. Величина нагрузочной емкости определяется разработчиком электронной схемы и выбирается из стандартного ряда.
5. Температурная стабильность резонатора
При изменении температуры среды изменяются линейные размеры кристаллической пластины, упругие, пьезоэлектрические и диэлектрические постоянные материала, возникают напряжения и деформации в элементах конструкции. Все это приводит к изменению резонансной частоты прибора. Зависимость частоты кварцевого резонатора от температуры определяется, главным образом, ориентацией кристаллической пластины (срезом). На рисунке приведено семейство температурно-частотных характеристик резонаторов среза АТ, как правило, использующегося на частотах свыше 1000 кГц. Метки на кривых обозначают отклонение угла среза от среднего значения, выраженное в минутах. При помощи этого графика можно определить минимально достижимое отклонение частоты от номинала в интересующем Вас интервале температур. При использовании других срезов кварца (в диапазоне частот ниже 1000 кГц) температурно-частотная характеристика резонатора принимает вид квадратичной параболы с ветвями, направленными вниз. При этом уходы частоты на границах интервала температур минус 60 … +110 оС будут в 3 … 4 раза больше чем для АТ-среза. В документации на резонатор указывается интервал рабочих температур и допустимое отклонение частоты от номинала в этом интервале. Для резонаторов, предназначенных для работы в составе опорных термокомпенсированных генераторов, может также регламентироваться повторяемость формы температурно-частотной характеристики и активность колебаний (или динамическое сопротивление) в интервале рабочих температур.
6. Интервал рабочих температур (ИРТ)
Для конкретного типа кварцевого резонатора – это такой стандартный интервал температур, для которого максимальное относительное отклонение частоты от номинала (уход частоты в ИРТ) гарантировано производителем.
7. Уход частоты в ИРТ
- максимально допустимое отклонение частоты резонатора от номинальной в ИРТ , (ft-fн)/fн измеряется, как и точность настройки, в миллионных долях от номинальной частоты, обозначаемых 1х10-6 или ррМ (part per Million). Верхний и нижний пределы относительного ухода частоты в ИРТ обозначаются знаками «+» и «-» соответственно, например, ±30х10-6.
8. Интервал предельных температур
Для резонатора – это такой интервал, в котором изделие сохраняет работоспособность, но отклонение частоты от номинала может выходить за пределы, гарантируемые производителем.
9. Долговременная стабильность
При длительном хранении или эксплуатации резонатора в нем происходит ряд процессов – окисление и рекристаллизация электродов, релаксация напряжений в элементах конструкции и т. п., все это приводит к некоторому изменению его рабочей частоты. Максимально допустимое изменение называют долговременной нестабильностью частоты (старением). Параметр определяется в ррМ с указанием периода, в течение которого частота не выйдет за указанные допустимые пределы.
