陶瓷组件是由压电陶瓷制成的谐振组件。它与晶振一样,也是利用压电效应工作的。目前的陶瓷组件大多采用锆钛酸铅陶瓷材料做成薄片,再在两面涂银层,焊上引线或夹上电极板,用塑料或者金属封装而成。
陶瓷组件的基本结构、工作原理、特性、等效电路及应用范围与晶振相似。由于陶瓷组件有些性能不及晶振,所以在要求较高(主要是频率精度和稳定度)的电路中尚不能采用陶瓷组件,必须使用晶振。除此之外,陶瓷组件几乎都可代替晶振,由于陶瓷组件价格低廉,所以近年来的应用非常广泛,例如在收音机的中放电路、电视机的中频伴音电路及各种家电遥控发射器中都可见到它们的“身影”。
一、陶瓷组件的种类
陶瓷组件按功能和用途分类,可分成陶瓷滤波器、陶瓷谐振器和陶瓷陷波器等。按引出端子数分,有2端组件、3端组件、4端组件和多端组件等。陶瓷组件大都采用塑壳封装形式,少数陶瓷组件也用金属壳封装。
国产陶瓷组件型号由5部分组成:其中第一部分表示组件的功能,如L表示滤波器,X表示陷波器,J表示鉴频器,Z表示谐振器;第二部分用字母T表示材料为压电陶瓷;第三部分用字母W和下标数字表示外形尺寸,也有部分型号仅用W或B表示,无下标数字;第四部分用数字和字母M或K表示标称频率,如700k表示标称频率为700kHz;10.7M则表示标称频率为10.7MHz;第五部分用字母表示产品类别或系列。如LTW6.5M为中心频率为6.5MHz的陶瓷滤波器。
陶瓷组件的主要参数有标称频率、通带宽度、插入损耗、陷波深度、失真度、鉴频输出电压及谐振阻抗等。
二、陶瓷滤波器
陶瓷滤波器按幅频特性可分为带阻滤波器(又称陷波器)、带通滤波器(又称滤波器)两类;主要用于选频网络、中频调谐、鉴频和滤波等电路中,达到分隔不同频率电流的目的;具有Q值高,幅频、相频特性好,体积小、信噪比高等特点;已广泛应用在彩电、收音机等家用电器及其他电子产品中。常见的陶瓷滤波器外形如图1所示。

陶瓷滤波器主要利用陶瓷材料压电效应实现电信号→机械振动→电信号的转化,从而取代部分电子电路中的LC滤波电路,使其工作更加稳定。
目前,陶瓷滤波器的结构有二端和三端两大类。其电路符号分别如图2所示。

彩电中的带通滤波器常用型号有LT5.5M、LT6.5M、LT6.5MA、LT6.5MB等;调频立体声收录机、收音机常用的10.7MHz中频滤波器(陶瓷鉴频器)有LT10.7MA、LT10.7MB、LT10.7MC等;调幅收音机的中频滤波器有LT455、LT465等。在三端陶瓷滤波器的表面通常点上不同的色点来区分中心频率,如表1所示。

彩电中的带阻滤波器(陷波器)常用型号有XT4.43M、XT5.5MA、XT5.5MB、XT6.0MA、XT6.0MB、XT6.5MA、XT6.5MB等。
陶瓷滤波器的应用电路如图3所示。

电视机中的陶瓷滤波器开路或漏电、短路损坏后,电视机会出现有图像无伴音或伴音异常等现象。
维修时,可将陶瓷滤波器焊下,在其1、3脚原电路上并接一只几十皮法的瓷片电容,若此时故障消失,则说明该陶瓷滤波器已损坏。也可通过测量陶瓷滤波器各引脚之间的电阻值或电容量来判断其是否损坏。
表2是常用三端陶瓷滤波器的电容量值。若测量三端陶瓷滤波器各引脚之间的电容量值与表中相应值不符,则说明该陶瓷滤波器已损坏或性能不良。
用万用表R×10k挡测量陶瓷滤波器各引脚之间的正、反向电阻值,正常时各阻值均应为∞(无穷大),如图4所示。若测出一定阻值或阻值接近0,则说明该陶瓷滤波器已漏电或短路损坏;需要说明的是,测得正、反向电阻均为∞并不能完全确定该陶瓷滤波器完好,业余条件下可用代换法试验。
陶瓷滤波器损坏后,应使用原型号陶瓷滤波器或与原型号陶瓷滤波器的谐振频率相同的陶瓷滤波器代用。若无6.5MHz的陶瓷滤波器更换,也可以用电视机中频变压器来改制代替。其方法如下:将中频变压器的屏蔽罩和磁帽去掉,只留下骨架和磁芯。用φ0.1mm的高强度漆包线绕制,有关参数见图5中标注。
电视机中的陶瓷陷波器短路损坏时,会出现声音正常(或声小)、无图像、高屏回扫亮线现象。若陶瓷陷波器开路损坏,则对图像和声音影响较小。
检修时,若将陶瓷陷波器从电路上焊下后,图像恢复正常,则可判定是该陶瓷陷波器内部短路损坏。当然,也可以通过测量陶瓷陷波器各引脚之间的电阻值来判断。用万用表R×10k挡测量陶瓷陷波器各引脚之间的正、反向电阻值,正常时均应为∞。若测得某两引脚之间有一定阻值或阻值接近。则说明该陶瓷陷波器已漏电或短路损坏。
陶瓷陷波器损坏后,最好选用同型号的陶瓷陷波器更换或选用谐振频率等参数相同的其它型号陶瓷陷波器代换。
电视机中的陶瓷鉴频器开路或短路损坏后,会出现有图像无伴音或图像正常、伴音声小等现象。陶瓷鉴频器的检测方法与陶瓷滤波器、陶瓷陷波器的检查方法相同。
陶瓷鉴频器损坏后,也尽可能选用同型号的陶瓷鉴频器或参数相同的其他型号陶瓷鉴频器。若手中无陶瓷鉴频器更换,也可以用电视机伴音中频变压器或6.5MHz的陶瓷滤波器应急代用。
三、声表面波器件
声表面波器件是一种特殊的陶瓷组件。声表面波器件主要有声表面波滤波器和声表面波谐振器两大类,声表面波滤波器可用于各种通信及视听设备的射频和中频滤波电路中;声表面波谐振器可用于低功率UHF发射机的频率控制及超外差接收机的本振电路中。
1.声表面波滤波器
声表面波(Surface Acoustic Wave,简称SAW)就是在压电陶瓷基片材料表面产生并传播、且其振幅随深入基片材料的深度增加而迅速减少的弹性波。
声表面波滤波器是利用石英、铌酸锂、钛酸钡晶体具有压电效应的性质做成的。所谓压电效应,就是当晶体受到机械作用时,将产生与压力成正比的电场的现象。具有压电效应的晶体,在受到电信号的作用时,也会产生弹性形变而发出机械波(声波),即可把电信号转为声信号。由于这种声波只在晶体表面传播,故称为声表面波。声表面波滤波器的英文缩写为SAWF。声表面波滤波器体积小、重量轻、性能可靠、不需要复杂调整,是有线电视系统中实现邻频传输的关键器件。常见的声表面波滤波器外形如图6所示,其电路符号如图7所示。
声表面波滤波器的特点是:(1)频率响应平坦,不平坦度仅为±(0.3~0.5)dB,群时延±(30~50)ns。(2)SAWF矩形系数好,带外抑制可达40dB以上。(3)插入损耗虽高达25~30dB,但可以用放大器补偿电平损失。常用的声表面波滤波器有声表面波电视图像中频滤波器、电视伴音滤波器、电视频道残留边带滤波器等。
声表面波滤波器(SAWF)被广泛应用在各种无线通信系统、电视机、录放机及全球卫星定位系统接收器上。
声表面波滤波器的基本结构是在具有压电特性的基片材料抛光面上制作两个声电换能器——叉指换能器(IDT)。它采用半导体集成电路的平面工艺,在压电基片表面蒸镀一定厚度的铝膜,再把设计好的两个叉指换能器的掩膜图案,利用光刻方法沉积在基片表面,用作输入换能器和输出换能器,其工作原理是:输入换能器将电信号变成声信号,沿晶体表面传播,输出换能器再将接收到的声信号转换成机械能,经过处理后,再把机械能转换成电信号输出,以过滤不必要的信号及噪声,提升接收信号的品质。
声表面波滤波器的等效电路如图8所示。
声表面波滤波器内部漏电、开路损坏或接触不良时,电视机会出现无图像、无声音,但有杂波和“沙沙”声或图像闪动、扬声器中有“喀喀”声等现象。
声表面波滤波器损坏后,应尽可能选用与原型号相同的滤波器。若无相同型号的滤波器,也可用与其参数相近、引脚排列相同的其他型号声表面滤波器代用。
声表面波滤波器的图像载频有38MHz和37MHz两种类型。在选用代换声表面波滤波器时弄清楚损坏的声表面波滤波器是属于哪一种类型的,以免换错。
在无同类组件更换的情况下,也可以将其拆下,然后用一只100pF的瓷片并接在声表面波滤波器的1脚(输入端)与3脚(输出端)之间,作应急修理。
2.声表面波谐振器
声表面波谐振器主要有延迟线声表面波谐振器和谐振器型声表面波谐振器两种。目前最常用的是谐振器型声表面波谐振器,故下面只介绍谐振器型声表面波谐振器的相关知识。
谐振器型声表面波谐振器是一种以声表面波谐振器作频控元件的振荡器。谐振器型声表面波谐振器又可分为单端对和双端对声表面波谐振器型振荡器等等。单端对声表面波振荡器具有与石英晶体振荡器相同的等效电路,因此,由单端对谐振器构成的声表面波谐振器工作原理与石英晶体振荡器相似。而双端对声表面波谐振器构成振荡器时,是把双端对声表面波谐振器等效为一个四端网络,与放大器进行闭环联接构成一种反馈型的振荡电路。当满足振幅条件和相位条件时产生振荡。采用双端对声表面波谐振器作频率控制元件构成振荡器时,一定要清楚所使用的双端对声表面波谐振器是同相位型的还是反相位型的。
常用的声表面波谐振器外形如图9所示。声表面波谐振器在电路图中的符号与石英晶体振荡器一样,只是在旁边加注“SAW”字样,以视区别。
谐振器型声表面波谐振器的典型应用电路如图10所示。
(文/赵理科)