ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Эквивалентная электрическая схема с распределенными параметрами из "Пьезоэлектрические резонаторы на объемных и поверхностных акустических волнах " Тогда ЭЭС резонатора можно выразить в виде передаточного звена между входной силой F.(, скоростью (ЭМ1/ЭО-/, действующими иа ограниченной площади с координатой (-/), и силой Р , скоростью дщ/дО/, действующими на ограниченной площади с координатой (-1-/). Передаточное звено характеризуется длиной 21, характеристическим импедансом 1с н скоростью распространеиия колебаний у. Эквивалентная схема дополнена членом, учитывающим токн и напряжение в цепи электродов. Эквивалентные электрические схемы для двух рассматриваемых расположений электродов приведены иа рис. 4.26. [c.164] Принципы определения параметров ЭЭС пассивными и активными методами в основном одни и те же. Однако пассивные методы обладают более широкими измерительными возможностями, поэтому внимание прежде всего будет уделено этим методам. [c.166] Как было показано, например, в работе [102], кривая, выражающая зависимость выходного напряжения передаточного звена (рис. 4.27) от частоты, имеет малый наклон, так что нахождение точного значения частоты /аш затруднительно. В зависимости от величины гн ошибка в определении частоты fhm находится в пределах от 10 до 10 . Кривая зависимости фазового сдвига между U и U2 от частоты имеет значительный наклон, и значение частоты / , как правило, на один-два порядка точнее. [c.167] Для повышения точности при определении частоты Лт иногда вместо передаточного звена П-типа используют мостовые схемы, которые при частоте/лш дают на выходе нулевое (или минимальное) напряжение (см., например, работу [102]). [c.167] Динамическую емкость Сн эквивалентной электрической схемы пьезоэлектрического резонатора вблизи Л-го резонанса можно определить, измерив расстройку A/ i и Д 2 резонансной частоты резонатора с помощью двух емкостей ,i и С,2, включенных последовательно с резонатором. Этот способ впервые был описан в работе [104]. [c.167] При этом наиболее точно можно определить Сл при условии Д/, = 0,4Д/2 [104]. [c.168] Для менее точных измерений динамическую емкость ЭЭС пьезоэлектрического резонатора достаточно определить из выражения (4.117). Уменьшение точности при этом связано прежде всего с тем, что статическая емкость Со включает в себя также емкости входных клемм н подводящих проводов (с помощью которых подключен резонатор) их значения установить достаточно точно не представляется возможным. [c.168] Определив для данной относительной расстройки А///, фазовое смещение можно из выражения (4.122) вычислить 2эфф чз соотношения (4.123), зная Rh, определить . [c.169] Пьезоэлектрический резонатор, как было показано в предыдущих главах, может совершать целый ряд простых или взаимосвязанных колебаний различного типа и порядка. Из весьма разнообразного спектра колебаний (н соответствующих им резонансных частот), как правило, используется только один тип. Форму резонатора, его крепеж, а также форму и размеры электродов выбирают таким образом, чтобы данный тип колебаний как можно меньше зависел от остальных, а параметры эквивалентной электрической схемы полностью удовлетворяли назначению. [c.171] До настояшего времени при проектировании и производстве пьезоэлектрических резонаторов используют в основном объемные колебания стержней н пластин, главным образом колебания изгибные, растяжения—сжатия по длине и по ширине н сдвиговые по грани и по толшине. Создаваемые пьезоэлектрические резонаторы рассчитаны на номинальные резонансные частоты в диапазоне от 1 кГц до 160 МГц. В последнее время, однако, начали производить резонаторы, использующие поверхностные акустические волны [106]. Этн резонаторы предназначены преимущественно для частот выше 100 МГц и будут рассмотрены в части II книги. [c.171] Ниже будут приведены пьезоэлектрические резонаторы на объемных волнах, изготовляемые в основном из кристаллического кварца различных срезов и лишь кратко будут описаны резонаторы на основе других пьезоэлектрических материалов . [c.171] При этом внимание будет уделено лишь резонаторам, применяемым для стабилизации частоты в кристаллических генераторах и в кристаллических фильтрах. Вне рамок монографии остается группа резонаторов, предназначенных для возбуждения ультразвуковых волн в газах, жидкостях и твердых веществах [107], а также для измерения неэлектрических величин [108]. У отдельных резонаторов будут кратко рассмотрены частотные спектры вблизи колебаний используемого типа и порядка. [c.171] Способ обозначения срезов приведен, иапример, в справочнике [341]. Новые срезы кварца указаны в работах [342—344].— Прим. перев. [c.171] также стандарты ва пьезоэлементы СССР и США [345—348] и работы [349—352] в книге [353] содержвтся обширный список литературы.— Прим. перев. [c.171] Пьезоэлектрические резонаторы с изгибными и продольными колебаниями, колебаниями растяжения—сжатия по контуру и сдвиговыми колебаниями по грани называют иногда низкочастотными, что не вполне правильно, поскольку диапазон их частот составляет 1—600 кГц. Общим признаком этих резонаторов является одинаковый способ крепления в одной узловой точке по оси пластины либо в двух узловых точках, расположенных симметрично относительно оси пластины или стержня. Установка резонаторов осуществляется, как правило, с помощью двух или четырех тонких проволок из твердой бронзы. Утолщенные концы проволок припаяны к электродам с помощью серебра или золота. Температурная зависимость резонансной частоты этой группы резонаторов имеет обычно вид параболы. При этом положение точки поворота в на температурной зависимости резонансной частоты зависит от ориентации и относительных размеров пластины или стержня. Определенное исключение составляют резонаторы СТ среза, температурная зависимость которых выражается кривой более высокого порядка. [c.172] Для частот в диапазоне от 1 до 5 кГи используются резонаторы, называемые биморфным стержнем либо полоской Кюри. Форма резонатора и расположение электродов показаны на рис. 5.1,о. Пьезоэлектрический резонатор склеен из двух пластин, обычно имеющих ориентацию ХУа/ - 5°, таким образом, чтобы напряжение определенной полярности, подведенное к электродам, вызывало удлинение одной пластины и сокращение другой. При такой комбинации деформаций происходит изгиб бруска. Поскольку при колебаниях используются удлинение н сокращение в направлении длины, результирующий изгиб происходит в плоскости, определяемой толщиной и длиной бруска. [c.172] Электрические свойства резонатора с изгибными колебаниями вблизи собственного резонанса л-го порядка пластины можно выразить эквивалентной электрической схемой в виде двух-, трех- нли четырехполюсника. Эквивалентные электрические схемы и соответствующие схемы подключения электродов приведены на рис. 5.5. Недостатком указанных резонаторов являются высокая индуктивность ЭЭС, большое последовательное эквивалентное сопротивление и относительно малое расстояние между частотами последовательного и параллельного резонансов. [c.175] Зависимость постоянной индуктивности от ориентации пластины для отношения размеров Ь/1 = 0,15 приведена на рис. 5.10. На рис. 5.11 для трех различных ориентаций пластины представлена зависимость постоянной индуктивности от отношения Ь/1. [c.180] При использовании резонаторов в кристаллических фильтрах весьма важно распределение других близлежащих нежелательных резонансов. Отрицательное влияние оказывают изгибные колебання и колебания растяжения — сжатия по длине более высокого порядка. Зиачеиия резонансных частот, соответствующих этим колебаниям, можно определить с помощью теории, изложенной в разд. 3.2. Вычисленные значения резонансных частот, выраженных с помощью частотных постоянных, в зависимости от отношения размеров для пластины МТ-среза показаны на рис. 3.15. Другие Данные по резонаторам типа N7 приведены, например, в работе [27]. [c.181] Вернуться к основной статье