Фильтр по тематике

Миниатюрные термокомпенсированные кварцевые генераторы

В статье рассмотрены вопросы реализации миниатюрных термокомпенсированных кварцевых генераторов на отечественной элементной базе.
01.04.2016 1226 0
Миниатюрные термокомпенсированные кварцевые генераторы

Основными тенденциями развития компонентной базы, в том числе устройств стабилизации частоты, являются улучшение их электрических и эксплуатационных параметров, повышение технологичности и унификации, а также уменьшение габаритных размеров. Не менее актуальной является проблема импортозамещения, когда необходимо выпускать продукцию с использованием отечественных материалов и комплектующих. В настоящее время зарубежными фирмами, такими как Golledge (Великобритания), Epson (США), Geyer, Jauch Quartz (Германия) выпускается большая номенклатура термокомпенсированных кварцевых генераторов в корпусах для поверхностного монтажа, обладающих стабильностью частоты порядка 1 × 10–6 в широком диапазоне рабочих температур. Такие генераторы реализуются с использованием специализированных микросхем и кварцевых резонаторов, что позволяет достичь минимальных габаритных размеров и упростить процесс изготовления.

Учитывая высокую актуальность проблемы и отсутствие подходящих микросхем российского производства, для нас был разработан специализированный кристалл термокомпенсированного кварцевого генератора. После получения кристалла была проведена разработка конструкции кварцевого пьезоэлемента (ПЭ) с целью получения хорошей монотонности температурно-частотной характеристики (ТЧХ) в диапазоне температур –60…+85°С. Поскольку термокомпенсация в заказанном кристалле аналоговая и производится полиномом пятого порядка, то температурная стабильность генератора в первую очередь ограничена монотонностью ТЧХ ПЭ. По этой причине проработка конструкции ПЭ очень важна при разработках термокомпенсированных кварцевых генераторов.

В дальнейшем проблемой стало отсутствие металлокерамических корпусов российского производства для термокомпенсированных генераторов. Известные корпуса, выпускаемые отечественной промышленностью, имеют заметно отличающиеся от кварцевой пластины температурные коэффициенты линейного расширения. Причём, как показали предварительные эксперименты, при монтаже ПЭ в корпус без механической развязки его ТЧХ искажается настолько, что изменением угла среза ПЭ практически невозможно получить требуемую ТЧХ.

Для решения данной проблемы разработана конструкция, имеющая двухступенчатую механическую развязку ПЭ от корпуса генератора (см. рис. 1). Первая ступень – держатели специальной формы, расположенные на микроплате, вторая – приклейка микроплаты к основанию. Монтаж ПЭ и держателей выполнен токопроводящим клеем. Кристалл приклеен на микроплату и разварен золотой проволокой.

После сборки генератора производится настройка частоты пьезоэлемента на вакуумной установке путём напыления серебра в центр пьезо-элемента. Затем проводится вакуумная сушка и герметизация генератора в среде осушенного азота с точкой росы –65°С. После герметизации генераторы проходят термотренировку и термоциклирование, после чего выполняется настройка ТЧХ и номинальной частоты.

Внешний вид миниатюрного кварцевого генератора представлен на рисунке 2. Основные параметры разработанного генератора приведены в таблице.

Для расширения области применения генератора при заказе преду-смотрена возможность выбора типа выходного сигнала: КМОП с уровнем логического 0 меньше, чем 0,1 × Uпит и логической 1 с уровнем больше 0,9 × Uпит, а также синусоидального, с размахом не менее 0,8 В. Осциллограммы выходных сигналов приведены на рисунке 3.

Применённые конструктивные и тех-нологические решения позволили получить генератор, обладающий миниатюрными габаритами, высокой температурной (до 0,1 × 10–6) и долговременной стабильностью (до 0,5 × 10–6 за год) с выходной частотой от 2,5 до 100 МГц. Также полученный генератор имеет на выбор одно из четырёх напряжений питания (от 2,8 до 5 В) и одну из двух форм выходного сигнала, что обеспечивает широкую область применения устройства. Из характерных особенностей можно отметить небольшой ток потребления, который может достигать 2,5 мА (выходная частота 20 МГц, Uпит = 2,8 В), что позволяет создавать устройства с низким энергопотреблением.

Помимо сказанного, разработанный генератор обладает хорошей механической прочностью за счёт небольшой массы составных частей, что позволяет широко применять его для мобильных и стационарных устройств двойного назначения.

Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!

01.04.2016 1226 0
Комментарии
Рекомендуем
Проверяемое автономное управление: архитектура контроля решений ИИ в киберфизических и распределённых системах Электроника и автоматизация

Проверяемое автономное управление: архитектура контроля решений ИИ в киберфизических и распределённых системах

В статье рассматривается архитектура SEACS (Self-Evolving Autonomous Control System), предназначенная для построения проверяемого контура автономного управления в распределённых и киберфизических системах. В отличие от подходов, где успешный вызов модели или выполнение команды трактуется как завершение задачи, SEACS разделяет наблюдение, оценку состояния, выбор решения, исполнение и последующую проверку фактического результата. Рассматриваются механизмы управления риском и доверием, гистерезиса, задержки повторных воздействий, резервных сценариев и передачи решения человеку. Отдельное внимание уделено воспроизводимым испытаниям, требованиям к данным и метрикам, а также ограничениям исследовательского прототипа.
30.10.2026 СЭ №8/2026 214 0
К 130-летию со дня рождения великого советского физика Игоря Евгеньевича Тамма. Часть 7. Оптические уровни  и плазмон-поляритоны Тамма Электроника и автоматизация

К 130-летию со дня рождения великого советского физика Игоря Евгеньевича Тамма. Часть 7. Оптические уровни и плазмон-поляритоны Тамма

Эта статья завершает серию публикаций о научном наследии Игоря Тамма, в которой была проанализирована эволюция идей Тамма и его учеников от 1930-х годов до наших дней. Среди различных направлений, которыми в различные периоды своей жизни занимался Игорь Тамм, мы остановились на тематике, связанной с взаимодействием света с электронами на границе металла и диэлектрика. Данное направление, начавшееся с разработки теории «таммовских поверхностных состояний», логически продолжилось открытием оптических состояний Тамма (Optical Tamm States – OTS), а затем плазмон-поляритонов Тамма (Tamm Plasmon-Polaritons – TPP). Именно этим двум явлениям посвящена настоящая статья.
28.10.2026 СЭ №8/2026 229 0

Реклама
Реклама.  ООО «Остек-СМТ»  ИНН 7731481045  erid = 2SDnjchs19E
Реклама
Реклама.  ООО «Остек-СМТ»  ИНН 7731481045  erid = 2SDnjdHxidA
  Подписывайтесь на наш канал в Telegram и читайте новости раньше всех! Подписаться