Термокомпенсированный пьезоэлектрический резонатор

 

ТЕРМбКОМПЕНСИРОВАННЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РЕЗОНАТОР, содержащий пьезоэлектрическую, пластину с электродами, закрепленную в держателе , и устройство термокомпёнсации , включающее термодатчик, компенсирующий и управляющий элементы ,, отличающийся тем, что, с целью повышения температурной стабильности частоты и расширения диапазона рабочих температур, держатель выполнен в виде пьезокерамического цилиндра с равноудаленной от его торцов кольцевой проточкой, образованной на внутренней поверхности цилиндра, на торцах которого нанесены управляющие электроды, подключенные к выходу устройства термокомпенсации , при этом пьезоэлектри- ® ческая пластина установлена в кольКО цевой проточке цилиндра.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (П).

ЗС511 Н 03 H 9/15

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ l3 .. .

К АВТОРСКОВФУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3368327/18-23 (22) 16 12 ° 81 (46) 15.02.84. Бюл. Р 6 (72) A.Ô.Ïëîíñêèé, А.В.Косых и 10.Г.Долганев (71) Омский политехнический инсти- тут (53) 621.372.412(088.8) (56) 1. Альтшуллер Г.Б., Елфимов Н.Н., Шикулин В.Г. Экономичные миниатюрные кварцевые генераторы. М., Связь, 1979, с ° 131-132.

2. Альтшуллер Г;Б. Управление частотой кварцевых генераторов.

М., Связь, 1975, с.226, рис.15.

4.1. (54) (57) TEPNOKONHEHCHPOBAHHHA ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РЕЗОНАТОР, содержащий пьезоэлектрическую. пластину с электродами, закрепленную .в держателе, и устройство термокомпенсации, включающее термодатчик, компенсирующий и управляющий элементы,.отличающийся тем, что, с целью повышения температурной стабильности частоты и расширения диапазона рабочих температур, держатель выполнен в виде пьезокерамического цилиндра с равноудаленной от его торцов кольцевой проточкой, образованной на внутренней поверхности цилиндра, на торцах которого нанесены управляющие электроды, подключенные к выходу устройства термокомпенсации, при этом пьезоэлектри- ®

С2 ческая пластина установлена в кольцевой проточке цилиндра.

1073881

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в термокомпенсированных кварцевых генераторах.

Известен термокомпенсированный пьезоэлектрический резонатор, в ко- 5 тором для создания термозависимого давления используют два специальных вкладыша, расположенных в ггропилах кварцевого элемента. Вкладыши, имеющие большие коэффициенты линей- )p ного расширения, чем кварцевая пластина, при повышении температуры увеличивают. давление на боковые стен.ки пропилов, что приводит к измене-. нию частоты. Вкладыши, имеющие меньшие, чем кварцевая пластина, коэффициенты линейного расширения, увеличивают давление на боковые стенки пропилов при понижении температуры. Коэффициенты линейного расширения, их размеры и форма выбираются таким образом, чтобы скомпенсировать температурную нестабильность частоты кварцевого резонатора (1 Д.

Недостатками этого резонатора являются нетехнологичность изготовления, сложность его настройки и относительно невысокая точность термокомпенсации.

Наиболее близким к предлагаемо- 30 му по техническому решению является термокомпенсированный пьезоэлектрический резонатор, содержащий пьезоэлектрическую пластину с электродами, закрепленную в держателе, и 35 устройство термокомпенсации, включающее термодатчик, компенсирующий и управляющий элементы, которые выполнены в виде термозависимой пластины, создающей давление на пьезоэлектрическую пластину при изменении температуры таким образом, чтобы скомпенсировать уходы частоты кварцевого резонатора C2g.

Однако это устройство не позволяет осуществлять термокомпенсацию резонаторов в широких пределах изменения температуры и не обеспечивает высокой температурной стабильности частоты.

Целью изобретения является повышение температурной стабильности частоты и расширение диапазона рабочих температур.

Указанная цель достигается тем, что в термокомпенсированном пьезо- 55 электрическом резонаторе, содержащем пьезоэлектрическую пластину с электродами, закрепленную s держателе, и устройство термокомпенсации, включающее термодатчик, ком- 60 пенсирующий и управляющий элементы, держатель выполнен в виде пьезокерамического цилиндра с равноудаленной от его торцов кольцевой проточкой, образованной на.внутренней поверхности цилиндра, на торцах которого нанесены управляющие электроды, подключенные. к выходу устройства термокомпенсации, при этом пьезоэлектрическая пластина установлена в кольцевой проточке цилиндра.

На чертеже схематически показана конструкция термокомпенсированного резонатора.

Устройство содержит пьезоэлектрическую пластину 1, вставленную в кольцевую проточку 2 пьезокерамического цилиндра 3, склееного из нескольких частей, на его торцовые поверхности нанесены управляющие электроды 4 и 5, подключенные к выходу устройства 6 термокомпенсации, которое содержит термодатчик 7, компенсирующий элемент 8 и управляющий элемент 9.

Устройство работает следующим образом.

Пьезокерамика цилиндра 3 поляризована таким образом, что при подаче на электроды 4 и 5 постоянного напряжения размер цилиндра 3 изменяется в радиальном направлении. Так как пьезопластина 1 закреплена в проточке 2, то изменение радиального размера цилиндра 3 приводит к ее сжатию-растяжению, что влечет за собой изменение резонансной частоты колебаний.

Постоянное напряжение на электроды 4 и 5 подается с управляющего элемента 9. Величина этого напряжения зависит от температуры окружающей среды, которая определяется термодатчиком 7. Поскольку температурно-частотная характеристика (ТЧХ) пьезопластины 1 имеет нелинейный характер, в устройство 6 введен компенсирующий элемент 8, который в каждой температурной точке формирует компенсирующий сигнал.

Практически компенсирующий. элемент 8 может быть реализован в виде термозависимого потенциометра или микропроцессора. Во всех случаях закон преобразования сигнала термодатчика 7 в выходное напряжение управ-. ляющего элемента 9, при котором резонансная частота пьезопластины 1 при любой температуре не отличается от номинальной, определяется экспериментально на стадии настройки. В процессе работы этот закон хранится в ячейках памяти микропроцессора, а в случае использования термозависимого потенциометрав его структуре и номиналах элементов. Точность термокомпенсации предлагаемого устройства определяется. точностью преобразования сигнала термодатчика 7 в компенсирующее воздействие управляющего элемента 9 на пьезокерамический ци1073881

Составитель В. Литвинов

Редактор А Химчук Техред Ж.Кастелевич Корректор,М.демчик.Эаказ 377/53 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП,Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 лнндр 3, .т.е. точностью компенсирующего элемента 8.

Влияние зазоров между пьезопластиной 1 и цилиндром 3, а также индивидуальные особенности ТЧ пьезопластины 1 могут быть учтены и записаны в память элемента 8. Форма ТЧХ резонатора может быть любой.

Предлагаемый резонатор более технологичен в настройке, так как

4 для обеспечения заданной стабильности не требуется осуществлять механической подгонки и многократного снятия ТЧХ. Кроме того, использование предлагаемого резонато5 ра в схемах генераторов позволяет . величить их технические характеристики, в частности тем" пературную, стабильность частоты.