КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР
QUARTZ GENERATOR

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано при разработках миниатюрных кварцевых генераторов для поверхностного монтажа.
В настоящее время появились однокристальные интегральные схемы кварцевых генераторов, которые работают с резонаторами AT среза. Для работы генераторов, основанных на этой схеме, необходим только пьезоэлемент или резонатор. В случае применения пьезоэлемента (резонатора без корпуса) габаритные размеры становятся минимально возможными, однако уменьшение размера пьезоэлемента связано с появлением скачков частоты при отдельных температурах окружающей среды и большим влиянием мест крепления пьезоэлемента на добротность и стабильность колебания. При креплении пьезоэлемента напрямую в металлокерамический корпус температурно-частотная характеристика изделия обычно сильно искажается из-за различия коэффициентов линейного расширения кварца и корпуса.
Наиболее близким к предлагаемому является генератор [1], содержащий пьезоэлемент, установленный на выемки металлокерамического корпуса, и однокристальнуюо интегральную схему генератора, установленную на монтажную площадку.
Недостатком устройства прототипа является отсутствие механической развязки между корпусом всего изделия и пьезоэлементом, что сказывается на температурно-частотной характеристике генератора.
Задачей изобретения является создание высокостабильного миниатюрного кварцевого генератора поверхностного монтажа, пьезоэлемент которого механически развязан от корпуса генератора.
Поставленная задача достигается путем введения кварцевого генератора, содержащего металлокерамический корпус с монтажной площадкой, пьезоэлемент и однокристальную схему генератора, согласно изобретению, однокристальная интегральная схема генератора размещена на дополнительно введенной керамической плате с проводящими дорожками, установленной с помощью клея на монтажной площадке металлокерамического корпуса, при этом контакты однокристальной интегральной схемы соединены с помощью сварки проводниками с контактами на керамической плате и металлокерамического корпуса, а на керамической плате токопроводящим клеем размещены держатели с пьезоэлементом керамической платы, которая является буфером между корпусом генератора и пьезоэлементом. Также на этой плате установлена интегральная схема кварцевого генератора и токопроводящие дорожки.
Конструкция предлагаемого кварцевого генератора представлена на фигуре. Она представляет собой металлокерамический корпус 1, на монтажной площадке которого зафиксирована с помощью клея керамическая плата 2 с проводящими дорожками. На керамической плате установлена однокристальная интегральная схема 3, контакты которой соединены сваркой проволоки с контактами на керамической плате и металлокерамического корпуса, и размещены держатели 4 с пьезоэлементом 5, которые закреплены токопроводящим клеем. Герметизация происходит методом шовно-роликовой сварки крышки 6 и корпуса 1.
Работа заявляемого кварцевого генератора основана на том, что при изменении температуры окружающей среды металлокерамический корпус изменяет свои геометрические размеры, а керамическая плата, установленная на монтажную площадку и закрепленная в центральной зоне, уменьшает влияние изменения размеров корпуса на расположение держателей. Держатели тоже, в свою очередь, уменьшают свое влияние на пьезоэлемент при изменении температуры окружающей среды. Таким образом, происходит двойная механическая развязка пьезоэлементов от металлокерамического корпуса, благодаря которой достигается повторяемость температурно-частотных характеристик генераторов.
Пример
Были изготовлены кварцевые генераторы на частоту 20 МГц согласно предлагаемой конструкции. После изготовления были произведены измерения температурно-частотных характеристик готовых изделий. В интервале рабочих температур от минус 60 до плюс 85°С температурно-частотные характеристики генераторов имели схожие, предсказуемые значения и не имели скачков частоты. То есть в данной конструкции температурно-частотная характеристика смонтированного пьезоэлемента и генератора целиком определяется углом среза, а не типом используемого корпуса, токопроводящего клея и способом монтажа.
Источники информации
1. Патент США US 6452460 B2, 17.09.2002.