trabajo prÁctico de laboratorio n º 6 cristales y ... · 1. se ubica f0 al visualizar la máxima...

FACULTAD REGIONAL MENDOZA

TRABAJO PRÁCTICO DE LABORATORIO N º 6

CRISTALES Y RESONADORES CERÁMICOS PIEZOELÉCTRICOS

DEPARTAMENTO: ELECTRÓNICA

CATEDRA: TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA

PROFESOR ADJUNTO: ING. RUBÉN O. VICIOLI

JEFE DE TRABAJOS PRÁCTICOS: ING. GABRIEL SOSA

AYUDANTE DE TRABAJOS PRÁCTICOS: ING. FEDERICO M. GRACIÁ

2020

TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA

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OBJETO DE LA PRÁCTICA Analizar l a r espuesta en f recuencia de f iltros ce rámicos y cristales pi ezoeléctricos, determinando su banda pasante y selectividad. MATERIALES A UTILIZAR Elementos bajo prueba:

Resonador Cerámico Cristal Encapsulado

Instrumentos de medición: G.S.A.F. O.R.C. Elementos varios: Capacitores y Resistores varios. Cámara térmica. FUNDAMENTOS TEÓRICOS Se remite a las referencias bibliográficas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA PRÁCTICA: Con el u so d e G .S.R.F. y O.R.C. se obtendrá l a respuesta en f recuencia de l os elementos baj o prueba. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA:

I. Ensayo de resonador cerámico:

Se utiliza la siguiente conexión:

Figura 1

Donde: R = 10 KΩ ±5% - 1/4 W C = 15 pf tipo plate

1. Se ubica f0 al visualizar la máxima transferencia de señal en el O.R.C. 2. Determinar BW. Indicar el BW en % con respecto a f0. 3. Determinar la atenuación que se produce fuera de la banda pasante, simetría de banda,

ancho de banda a 3 dB y 6 dB, factor de forma, riple y pérdida por inserción. 4. Colocar la placa en una cámara térmica, variar la temperatura desde temperatura

ambiente hasta los 70 °C aproximadamente. Calcular el desvío de f0 (porcentual) en función de la temperatura.

Nota: Tensión de entrada 5 VPP.

II. Ensayo de cristal piezoeléctrico:

Para hallar la frecuencia central se utiliza la siguiente conexión:


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Figura 2

Donde: R = 270 Ω ±5% - 1/4W y se coloca para cargar adecuadamente al cristal.

1. Se ubica f0 al visualizar la máxima transferencia de señal en el O.R.C. 2. Determinar f0 y BW como (%) de f0. 3. Determinar la atenuación que se produce fuera de la banda pasante, ancho de banda a

3dB y 6 dB, factor de forma y pérdida por inserción. 4. Colocar la placa en una cámara térmica, variar la temperatura desde temperatura

ambiente hasta los 70 °C aproximadamente. Calcular el desvío de f0 (porcentual) en función de la temperatura.

Nota: Tensión de entrada 5 VPP.

CONCLUSIONES Comparar los valores obtenidos y experiencias con la teoría. Emitir juicio de valor.


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DEFINISIÓN DE TÉRMINOS

Figura 3

Referencia Parámetro Símbolo Unidad Detalle

1 Frecuencia Central f0 Hz

Es la frecuencia en el centro de la banda pasante. Sin embargo, para algunos productos, la frecuencia central se toma en el punto de menor pérdida.

2 Banda pasante (Ancho de banda 3 dB)

(3dB)B.W. Hz Es la diferencia de frecuencias donde la señal se atenúa 3 dB con respecto al punto de menor pérdida.

3 Perdida por Inserción I.L. dB

Expresada como la relación Entrada/Salida en el punto de menor pérdida. (Para algunos productos la perdida por inserción se expresa como la relación Entrada /Salida a la frecuencia central). 𝐼.𝐿 = 20. log(𝑉2 𝑉!⁄ ) en dB.

4 Riple - dB Si hay picos y valles en la banda pasante, el riple expresa la diferencia entre el pico máximo y el mínimo valle.

5 Ancho de Banda Atenuada (Ancho de Banda dB)

20 (dB) (B.W.) Hz

Es el ancho de banda al nivel de atenuación especificado. La atenuación puede ser expresada como la relación de la tensión de la señal de entrada con respecto a la tensión de la señal de salida, en decibeles.

6 Atenuación fuera de la Banda Pasante

- dB Es el nivel de tensión de la señal a una frecuencia especificada fuera de la banda pasante.

7 Respuesta Espuria SR dB La diferencia en decibeles entre la pérdida por

inserción y la señal espuria fuera de la banda pasante.

- Impedancia Entrada/Salida Ohm Valor de la impedancia interna de entrada y salida del

filtro.

- Selectividad (Factor de Forma) - dB

Es la capacidad de un filtro de dejar pasar señales de una frecuencia y rechazar todas las otras. Un filtro de alta selectividad tiene una transición abrupta entre la banda pasante y fuera de esta. Esto se expresa como Factor de Forma - relación entre dos anchos de banda a diferente atenuación – Un filtro es más selectivo cuando el valor del Factor de Forma se aproxima a 1.


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BIBLIOGRAFÍA 1. Gonzalez, Adolfo F., Cesarí, Ricardo M. y Vicioli, Rubén O. Materiales Pi ezoeléctricos y Efecto

Piezoeléctrico. Apuntes de Cátedra Tecnología Electrónica. Mendoza : s.n., 2011.

2. Terman, Frederick Emmons. Ingeniería Electrónica y de Radio. Cuarta edición. s.l. : Arbó, 1977.

3. FoxElectronics. RESISTANCE W ELD THRU-HOLE CRYSTAL. CRYSTALS. [Catálogo]. Fort Mayers,

Florida, USA : s.n., 2002. pág. 22.

4. Murata Manufacturing Co., Ltd. Piezo Filters Introduction. págs. 426-430. CG01-J.

5. —. Ceramic Resonators. [Catálogo]. Kyoto, Japón : s.n., 2011. Cat.No.P16E-16.

TEST CIRCUIT PACKAGE DIMENSIONS

CHARACTERISTICS

SFSH SERIES OF CERAMIC FILTER FOR TV/VCR 4.5/5.5/6.0/6.5 MHz

1000600470470

( ) = TYPICAL VALUES

TEST CIRCUIT

PETERMANN-TECHNIK | Amselweg 8 | D-86916 KauferingFon: 00 49 (0) 81 91 / 30 53 95 | Fax: 00 49 (0) 81 91 / 30 53 97http://www.petermann-technik.de | [email protected]

30 (0 ~ 6.0 MHz)6 (3.6) 30 (0 ~ 6.5 MHz)

600 (500) 6 (4.0)SFSH6.5MCB +-70 (+-115) 600 (530)

6 (3.2) 30 (0 ~ 4.5 MHz)6 (3.6) 30 (0 ~ 5.5 MHz)SFSH5.5MCB +-60 (+-115) 600 (500)

SFSH6.0MCB +-60 (+-115)

SFSH4.5MCB +-60 (+-110) 600 (470)

PART NUMBER

3 dB BAND WITH (kHz) min.

20 dB BAND WITH (kHz) max. INSERTION LOSS

SPURIOUS RESPONSE

(dB) min.

INPUT/OUTPUT IMPEDANCE (W)

PETERMANNTECHNIK

Time & Frequency Components

RFV.MR2

#2

#1 #3

Rg

S.S.G

R1

Rg + R1 = R2 = Input / Output ImpedanceC = 10 pF (Including stray capacitance and input capacitance of RF Voltmeter

C

SFEAt

tenu

atui

on (d

B)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0102030405060

SFE 4.5 MB Spurious Characteristics (0-100 MHz)

Frequency (MHz)

70

Atte

nuat

uion

(dB

)

0

10

20

30

Frequency (MHz)

SFE 4.5 MB Frequency Chart

Unit:mm

PIN#1#2#3

FUNCTION

GroundOutput

Input

10.0max

5.0max

10

.0m

ax(M

I)5.

0+0.

1

-0.2

5+0.0

5

0.6+0.1

* = 2.5+0.3

-

-

* *-

#3 #2 #1

SFE4.5MB

RFV.MR2

#2

#1 #3

Rg

S.S.G

R1

Rg + R1 = R2 = Input / Output ImpedanceC = 10 pF (Including stray capacitance and input capacitance of RF Voltmeter

C

http://www.petermann-technik.de

http://www.petermann-technik.de/index.php?id=general-information-request

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AB

APPLICATIONS:FEATURES:

ABRACON ISISO 9001 / QS 9000

CERTIFIED

ABRACON ISISO 9001:2008CERTIFIED

30332 Esperanza, Rancho Santa Margarita, California 92688tel 949-546-8000 | fax 949-546-8001 | www.abracon.com

STANDARD SPECIFICATIONS:

• High precision availability• Resistance welded• Ideal for large pullability application• Wide frequency range

Revised: 03.22.12Visit www.abracon.com for Terms & Conditions of Sale

HC49/U Crystal

• CPU, Memory• Computer, printer• Data communication (1MHz)• Data input - output machine (1MHz)

11.5 x 5.0 x 13.46mmPb RoHSCompliant

Parameters Minimum Typical Maximum Units NotesFrequency Range 1.8432 ----- 40.000 MHz HC49/U

Operation Mode

Fundamental 1.8432MHz – 40.000MHz3rd Overtone 20.00MHz – 100.00MHz5th Overtone 100.00MHz – 150.00MHz7th Overtone 120.00MHz – 200.00MHz

Operating Temperature 0 ----- +70 ºC See optionsStorage Temperature -55 ----- +125 ºCFrequency Tolerance @+25°C -50 ----- +50 ppm See optionsFrequency Stability over the Operating temperature ( ref. to +25°C)

-100 ----- +100 ppm See options

Equivalent series resistance (R1) See table 1 below ΩShunt capacitance (C0) ----- ----- 7 pFLoad capacitance (CL) ----- 18 ----- pF See optionsDrive Level ----- 100 1000 µWAging@25°C±3°C ----- ----- ±5 ppm First yearInsulation Resistance 500 ----- ----- M Ω @100Vdc±15V

Drive level dependency (DLD), minimum 7 points tested: from 1µW to 500µW.

Change in frequency (Maximum - Minimum) over DLD range < ±10ppm;Change in ESR (Maximum - Minimum) over DLD range < 25% of Max ESR value;Maximum ESR over DLD range < Max ESR value.

Table 1FREQUENCY Operation Mode ESR (Ω) max

1.8432MHz - 1.999MHz

Fundamental

7502.000MHz - 2.399MHz 5502.400MHz - 2.999MHz 3503.000MHz - 3.699MHz 2003.700MHz - 4.199MHz 1004.200MHz - 4.899MHz 704.900MHz - 5.999MHz 506.000MHz - 7.999MHz 408.000MHz - 9.999MHz 35

10.000MHz - 12.499MHz 3012.50MHz - 40.00MHz 25

20.00MHz - 100.00MHz 3rd OT 40100.01MHz - 150.00MHz 5th OT 80120.00MHz – 200.00MHz 7th OT 120

(Left blank if standard)

| | | | | | | | | | | | | | |

AB


CERTIFIED




HC49/U Crystal11.5 x 5.0 x 13.46mmPb RoHS

Compliant

OPTIONS AND PART IDENTIFICATION:

AB - MHz - - - - -

Table 2

Frequency in MHzPlease specify the frequency in xx.xxxxMHz.e.g. 14.3181MHz

PackagingT: Tape & Reel

P: Foam

Load Capacitance (pF)Please specify CL

(Minimum 10pF) in pF or S for series

Value AddedI Insulator TabV Vinyl Sleeve

QXX Trimmed leadsSee Table 2

MJ Metal jacketCustom ESR if other

than standardR

: Specify a value in Ω(e.g.: R40)

Freq. StabilityU**: ± 10 ppm

G: ± 15 ppmX: ± 20 ppmW: ± 25 ppmY: ± 30 ppmH: ± 35 ppmZ: ± 50 ppm

Freq. Tolerance1: ± 10 ppm7: ± 15 ppm2: ± 20 ppm3: ± 25 ppm4: ± 30 ppm

Operating Temp.A: -10°C ~ +60°CB: -20°C ~ +70°CC: -30°C ~ +70°CN: -30°C ~ +85°CD: -40°C ~ +85°C

CODES TRIMMED L in(mm)Q45 0.45 (11.43)Q40 0.40 (10.16)

Q35 0.35 (8.89)Q30 0.30 (7.62)Q25 0.25 (6.35)

Q20 0.20 (5.08)Q15 0.15 (3.81)

Q10 0.10 (2.54)Q115 0.115 (2.92)

NOTE: ** -10 to +60C only.

NOTE: Use appropriate code numbers for other trimmed lengths not listed.(e.g. Q14 for 0.14 inch (3.55 mm))

| | | | | | | | | | | | | | |

AB


CERTIFIED



OUTLINE DRAWING:



Compliant

Dimensions: inch (mm)

Insulator TabFor Option I

Vinyl SleeveFor Option V

Metal Jacket Formed LeadsFor Option MJ

| | | | | | | | | | | | | | |

AB


CERTIFIED



REFLOW PROFILE:



Compliant

TAPE & REEL: T: 1,000 pcs/reel

Dimensions: mm

ATTENTION: Abracon Corporation’s products are COTS – Commercial-Off-The-Shelf products; suitable for Commercial, Industrial and, where designated, Automotive Applica-tions. Abracon’s products are not specifically designed for Military, Aviation, Aerospace, Life-dependant Medical applications or any application requiring high reliability where component failure could result in loss of life and/or property. For applications requiring high reliability and/or presenting an extreme operating environment, written consent and authorization from Abracon Corporation is required. Please contact Abracon Corporation for more information.

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