Історично першими з’явилися кварцові резонатори. Але в кінці 1940-х років незалежні дослідження радянських, американських і японських учених привели до виявлення п’єзоелектричних властивостей у кераміки з тотаната барію. Кераміка набагато дешевше, ніж природний або штучний кварц, тому наступною задачею стало отримання матеріалів з максимально стабільними параметрами. Сучасна п’єзокераміка виготовляється з цирконату-титанату свинцю Pb (Zr, Ti) 03. У літературі її називають PZT-або ЦТС-керамікою [5-6].

Термін «п’єзо» походить від грецького «piezo» – тисну. При впливі на п’єзокерамічних резонатор (ПКР) змінного електричного поля резонатор починає вібрувати. При зовнішній частоті, рівній частоті внутрішніх механічних коливань, виникає високодобротних резонанс.

   

На Рис. 5.6 показана еквівалентна схема ПКР. Вона в цілому збігається зі схемою кварцового резонатора, але статична ємність СО замінюється нелінійної «паралельної» ємністю Сп і додається резистор витоку R0 = 50 … 500 кОм [5-1]. У сучасних ПКР опір R0 може бути набагато більше (мегаомах).

   

Типові значення елементів, що входять до ПКР фірми Murata Manufacturing, на частоті 3.58 МГц: L, = 0.445 мГн; С, = 4.79 пФ; Сп = 41.7 пФ; R, = 9.9 Ом. У порівнянні з кварцовими резонаторами спостерігається на порядок менше відношення ємностей конденсаторів Сп/С1 що на практиці означає більш широкий діапазон перебудови по частоті (Табл. 5.1).

Добротність, коефіцієнт старіння і температурна стабільність у ПКР гірше, ніж у кварцових резонаторів. Це пов’язано з внутрішніми втратами в п’єзо-кераміці, зумовленими доменною структурою і неоднорідним полікристалічним будовою.

Найбільша швидкість старіння п’єзокераміки припадає на перший рік експлуатації. Цікаво відзначити, що старіння призводить до збільшення резонансної частоти і підвищенню добротності. У наявності один з рідкісних випадків, коли у радіоелементу з плином часу в чомусь навіть поліпшуються параметри.

В частотному плані все ПКР можна умовно розділити на наступні групи:

• низькочастотні (до 1 МГц);

• середовищ нечастотние (1 … 10 МГц);

• високочастотні (10 … 300 МГц);

• надвисокочастотні (300 … 4500 МГц).

На низьких частотах ПКР можуть дати фору кварцовим резонаторам, маючи більш низький опір при послідовному резонансі. Наприклад, на частотах 200 … 800 кГц це опір у ПКР становить 20 … 70 Ом, а у кварцових резонаторів – 100 … 1000 Ом. На середніх частотах ПКР виготовляються масово, але тільки у вузькому «ширвжиткових» діапазоні частот 3 … 4 МГц, що актуально, зокрема, для пультів дистанційного керування. Високочастотні ПКР вже впритул освоюють частоти 50 … 70 МГц. До надвисокочастотним ПКР відносяться керамічні резонатори коаксіального типу, що застосовуються для стабілізації і перебудови частоти різноманітних радіотехнічних пристроїв.

В цілому ПКР займають проміжне положення між кварцовими резонаторами і LC-контурами. Основні переваги ПКР: низька вартість, середня стабільність, широкий діапазон перебудови по частоті, висока стійкість до падінь і ударів, велика допустиме перевантаження по потужності. В аматорській практиці зазвичай використовуються діапазони 0.3 … 0.6 МГц і 1 … 4 МГц.

Схеми підключення ПКР і кварцових резонаторів багато в чому збігаються і можуть заміщати один одного. Розрізняють дво-і трехвиводние ПКР (Мал. 5.7, а … г). Останні мають всередині два конденсатори, з’єднані «трикутником», як в схемах генераторів МК з паралельним резонансом.

   

Рис. 5.7. Схеми підключення ПКР до МК:

а) BQ1 – це трехвиводной ПКР. Конденсатор С J підлаштовує частоту генерації, але він може бути відсутнім. Резистор R1 у деяких випадках полегшує початковий самозапуск;

б) типове підключення двухвиводного ПКР BQ1. Резистори RI, R2 підбираються експериментально по максимальної стійкості запуску генератора і можуть бути відсутніми;

в) спрощена схема підключення двухвиводного ПКР, що вимагає практичної перевірки в кожному конкретному випадку. Конденсатори «обв’язки» повинні знаходитися всередині МК і активізуватися програмуванням конфігураційних бітів;

г) тактовий генератор на допрацьованому п’єзокерамічних фільтр BFI. Доопрацювання полягає в акуратній розбиранні фільтра та вилученні з нього окремих дисків, кожен з яких можна розглядати як самостійний П КР. Конденсатором CI точно підлаштовують частоту.

   
Джерело:
Рюмік С.М. 1000 і одна мікроконтролерних схема.