IVВ-20БХ-4 кГц-С1 ТЦ0.338.140ТУ
Самый низкочастотный из серийных отечественных кварцевых резонаторов
(изделия частного применения были и в 1 кГц). По крайней мере, если судить по справочникам…
|
Такие вакуумные резонаторы Заводской паспорт
Как видно, мой образец был рассчитан на работу по IV группе условий эксплуатации, |
|
Пьезоэлектрики
На самом деле, кварц — это один из самых распространенных минералов в земной коре. Его доля составляет около 60%! Если полупроводниковые радиокомпоненты в основном делают из кремния, то кварц тоже состоит из кремния но в связке с кислородом. Его химическая формула SiO2.
Выглядит минерал кварц примерно вот так.
минерал кварц
Ну прямо как сокровище какое-то! Но ценность этого сокровища спрятана не в самом кварце, а в том, каким свойством он обладает. И этот эффект кварца сделал революцию в прецизионной (точной) электронике для генерации высокостабильных колебаний электрического сигнала.
Еще в 19 веке два брата Кюри обнаружили интересное свойство некоторых твердых кристаллов генерировать ЭДС , деформируя эти кристаллы. Деформация — это изменение формы какого-либо тела с помощью кручения, удара, растяжения и так далее. Так вот, ударяя по таким кристаллам, они обнаружили, что те могут выдавать какое-либо кратковременное напряжение.
пьезоэффект
Но они также обнаружили еще и обратный эффект. При подаче напряжения на такие кристаллы, эти кристаллы деформировались сами. Невооруженным глазом это было практически не заметно. Такой эффект назвали пьезоэффектом, а вещества — пьезоэлектриками.
Следует заметить, что ЭДС возникает только в процессе сжатия или растяжения. Может быть вы подумали, что можно прижать такой кристалл какой-нибудь увесистой болванкой и всю жизнь получать из него энергию? Как бы не так! Кстати, радиоэлемент пьезоизлучатель тоже относится к пьезоэлектрикам, и из него можно получить ЭДС. Ниже можно рассмотреть этот случай на видео. Светодиод, подпаянный к пьезоизлучателю, зажигается при ударе самого пьезоизлучателя.
Не так давно смотрел фильм по National Geographic. Там целые пьезоэлектрические плиты устанавливали на дороге. По ним ходили люди и вырабатывали электрическую энергию, сами того не подозревая). Кстати, очень халявная, чистая и возобновляемая энергия. Ладно, что-то отвлекся… Так вот, кристаллы кварца тоже обладают пьезоэффектом и способны также вырабатывать ЭДС или деформироваться (изгибаться, изменять форму) под воздействием электрического тока.
Параметры температуры
Базовая температура – Температура окружающей среды То, для большинства резонаторов равная 25± 2°С, при которой выполняются измерения определенных параметров кварцевого резонатора (в частности, значения базовой частоты).
Диапазон рабочих температур – Диапазон температур, для которого производитель гарантирует, что максимальное отклонение рабочей частоты от номинального значений не выходит за пределы заданного допуска.
Диапазон предельных температур – Диапазон температур, в котором резонатор сохраняет работоспособность, но отклонение частоты от номинала может выходить за пределы, гарантируемые производителем.
Диапазон температур хранения – Диапазон температур, в котором кварцевый резонатор может находиться в режиме хранения (то есть, в состоянии отсутствия колебаний). После окончания хранения резонатора и обеспечения температуры в пределах рабочего диапазона (в течение некоторого отрезка времени), резонатор может использоваться в режиме колебаний, причем при этом будут гарантироваться все указанные производителем параметры.
Рис. 1. Эквивалентная схема кварцевого резонатора
15300 кГц РВ-89-32/14
|
|
Интересный кварц. У меня в справочнике серия РВ заканчивается на 19-м
номере. А тут аж восемьдесят девятый!
Резонаторы этого типа были разработаны для работы в диапазоне частот 10-35 МГц на колебаниях
первого порядка, и в диапазоне 35-100 МГц на колебаниях третьего порядка, с точностью
настройки не хуже +/-10х10-6 (13 класс).
Справочные данные на них
из отраслевого каталога.
Разработчиком его был НИИ Пьезотехники (г.Душанбе),
а выпущен он там же, заводом при Душанбинском филиале НИИ Фонон.
Подробная расшифровка его длинного названия такова: «РК89″ понятно,
конструктивное исполнение»Э2» (хотя в этикетке явная опечатка, «32»), длина выводов
«14» мм, класс точности настройки «13», класс по диапазону рабочих температур «Б»
(т.е. -30…+60°С), класс по уходу частоты в диапазоне температур «С» (т.е.
+/- 30ppm).
Емкость нагрузки СL
Измеренное или вычисленное значение емкости, включенной параллельно с кварцевым резонатором. Резонансная частота кварца, включенного в реальную электрическую цепь, будет изменяться в некоторых пределах при разных значениях емкости нагрузки. Для упрощения взаимодействия заказчиков и производителей резонаторов практикуется настройка резонаторов при определенном значении нагрузочной емкости. В этом случае измеренная частота должна соответствовать номинальной с учетом указанной точности настройки.
Как правило, для согласования емкости нагрузки используют конденсаторы Cg , подключаемые между выводами кварцевого резонатора и общим проводом (рисунок 2). Расчет номинала емкости конденсаторов Cg осуществляется по формуле (6), где CL – емкость нагрузки, указанная в технической документации, а CS – значение паразитной емкости (примерно 5 пФ).
Например, для емкости нагрузки равной 16 пФ имеем:
Cg = 2·(16-5) = 22 пФ
Обычно определяется как мощность, рассеиваемая кварцевым резонатором. Минимальное значение этого параметра определяется количеством энергии, необходимой для нормального запуска резонатора и обеспечения устойчивых колебаний. Однако повышенное значение этого параметра может вызвать ухудшение параметров старения и механические повреждения кристалла.
Современный и устаревший резонаторы.
НИ-8 12,73 МГц
Алексей Абызов прислал фотографии старого кварца в необычном исполнении. Частота не маркирована, но по результатам измерений — 12,73 МГц.
Загадочный резонатор, в массивном металлическом корпусе с ламповым цоколем.
Из маркировки только невнятное «Г840» :
Первый этап вскрытия закончился довольно зверским отрыванием цоколя от внутренней части, но. это не приблизило меня к разгадке содержимого. Основная часть запаяна, выходит лишь два провода, один из которых контактирует с корпусом. Внутренний объём, по всей вероятности, герметизирован.
Прибегать к более деструктивным методам я не решился.
Ни параметры, ни производитель, к сожалению, не известны. Косвенно — известно, что резонаторы в таком корпусе выпускал ленинградский завод имени Козицкого.
Кварц с неизвестными параметрами. В коллекцию он попал, поскольку это пока самый ранний известный мне кварцевый резонатор в «классическом» металлическом корпусе, таком же, как у широко распространенных ныне РК-170, РК-171, РГ-08 и тому подобных.
(фото Игоря Еремина)
| Кварц необычного типа. Причем частота не указана даже в паспорте, вместо неё прочерк. Такое иногда бывало, частоты кварцевых резонаторов могли быть секретными. |
По крайней мере, судя по справочному листу, она лежит в диапазоне от 14 до 50 МГц.
Производитель — «Завод точных приборов» при НИИ точных приборов, ныне он называется «Этна».
(фото Игоря Еремина)
(фото Игоря Еремина)
14,993 и 599,720 кГц
Я объединил эти кварцы, посколько они имеют сходную конструкцию. Да и дата выпуска у них почти одинакова.
Исполнение у них весьма похоже на кварцы в карболитовом корпусе, но сам «стакан» выполнен из тонкостенного оребренного металла (алюминия?). Смысл этого оребрения, кстати, от меня ускользает — повышенное рассеивание тепла тут не ожидается, в качестве рёбер жёсткости тоже вряд ли.
| Отличаются они размерами и конструкцией выводов. |
Никакой маркировки, позволившей бы установить производителя, на них нет. Возможно это «Завод точных приборов» при НИИ точных приборов, ныне он называется «Этна». По крайней мере, кварцы в таком корпусе они точно выпускали. Кстати, это одно из первых отечественных кварцевых производств, создано оно было в 1943 году.
? кГц, КР-12
Малогабаритный кварц, здесь есть название. Однако опять же, никаких сведений ни о частоте,
ни о производителе (а это Московский опытный завод «Радиоприбор»)
нет даже и в этикетке.
|
|
1. Резонаторы и фильтры пьезоэлектрические. Справочник.
ВНИИ «Электронстандарт». 1980.
2. НП0.005.040с. Перечень электровакуумных,
полупроводниковых, пьезоэлектрических
приборов и электромеханических фильтров,
разрешенных для применения при разработке
и модернизации военной аппаратуры.
Редакция 13-81. ВНИИ «Электронстандарт»,
1982.
3. Отраслевой руководящий стандарт. Приборы пьезоэлектрические и
фильтры электромеханические. Группы 6330, 6387. Сборник справочных листов РМ 11 073.072.1-82. —
ВНИИ «Электронстандарт», 1983.
4. Ладик А.И, Сташкевич А.И. Изделия электронной техники. Пьезоэлектрические и электромеханические
приборы: Справочник. — М.: Радио и связь, 1993.
Параметры кварцевых резонаторов
Номинальная частота – частота Fн, указанная на маркировке или в документации на кварцевый резонатор (измеряется в МГц или кГц). Базовая частота – реальная частота резонатора Fо, измеренная в заданных условиях эксплуатации. Как правило, определяются только климатические условия, а именно базовая температура окружающей среды То, (равная 25± 2°С для резонаторов со срезом типа АТ). Рабочая частота – реальная частота резонатора F, измеренная в реальных условиях эксплуатации (климатических, механических и электрических). Обычно определен только допустимый диапазон изменения рабочей температуры.
Точность настройки частоты – максимально допустимое относительное отклонение базовой частоты резонатора от номинальной частоты. Измеряется в миллионных долях от номинальной частоты, обозначаемых как ppm (part per m illion) или 1•10 -6. В отдельных редких случаях значение этого параметра приводится в процентах. Как правило, значение точности настройки частоты кварцевого резонатора выбираются из стандартного ряда.
Параметры кварцевых резонаторов.
Температурная нестабильность частоты
Относительное отклонение рабочей частоты резонатора от базовой частоты. Может быть представлено в виде зависимости от рабочей температуры T, в соответствии с формулой для кварцевых пластин с типом среза АТ и формулой (4) для кварцевых пластин остальных типов. Долговременная нестабильность частоты (старение) – систематическое изменение базовой частоты с течением времени из-за внутренних изменений в кварцевом резонаторе. Параметр старения задается как относительное изменение базовой частоты за заданный промежуток времени. Это значение выражается в частях миллиона за год (например, 3 ppm / year ). Уход частоты под влиянием старения в максимальной степени сказывается в течение первых 30 – 60 дней эксплуатации, после чего влияние этого фактора уменьшается. Стандартный ряд относительных отклонений частоты для резонаторов общего назначения включает следующие классы точности: ±5, ±10, ±15, ±20, ±30, ±50, ±75 и ±100 ppm.
Режим работы резонатора (номер гармоники)
Режим работы резонатора – неизменяемый параметр, определяющий частоту колебания. Для кристаллов кварца может использоваться не только основная частота, но и ее нечетные гармоники – обертоны. Например, кристалл может работать на основной частоте 10 МГц, или в нечетных гармониках приблизительно 30 МГц (третий обертон), 50 МГц (пятый обертон) и 70 МГц (седьмой обертон).