Kategori: Artikel Pilihan » Elektronik Praktikal
Bilangan pandangan: 40341
Komen pada artikel: 1

Resonator kuarza - struktur, prinsip operasi, bagaimana untuk memeriksa

 

Kristal kuarzaTeknologi digital moden memerlukan ketepatan yang tinggi, jadi tidak menghairankan bahawa hampir mana-mana peranti digital, yang tidak akan menangkap perhatian manusia biasa hari ini, mengandungi resonator kuarza di dalamnya.

Resonator kuarza untuk pelbagai kekerapan diperlukan sebagai sumber yang boleh dipercayai dan stabil bagi ayunan harmonik, supaya mikrokontroler digital boleh bergantung kepada kekerapan rujukan dan beroperasi dengannya pada masa akan datang, semasa operasi peranti digital. Oleh itu, resonator kuarza adalah pengganti dipercayai untuk litar LC berayun.

Kristal kuarza

Jika kita menganggap litar berayun mudah, yang terdiri daripada kapasitor dan induktor, dengan cepat menjadi jelas bahawa faktor kualiti litar seperti itu dalam litar tidak akan melebihi 300, di samping itu kapasitans kapasitor akan terapung bergantung kepada suhu ambien, yang sama akan berlaku dengan induktansi.

Bukan untuk apa-apa kapasitor dan gegelung mempunyai parameter seperti TKE - koefisien kapasiti suhu dan TKI - suhu induktansen induktans, menunjukkan berapa banyak parameter utama komponen ini berubah dengan suhu mereka.

Tidak seperti litar berayun, resonator berasaskan kuarza mempunyai faktor Q yang tidak dapat dicapai untuk litar berayun, yang boleh diukur dengan nilai dari 10,000 hingga 10,000,000, dan kestabilan suhu resonator kuarza tidak dapat dipertikaikan kerana kekerapan tetap berterusan pada sebarang suhu, biasanya dari jarak dari - 40 ° C hingga + 70 ° C.

Oleh itu, disebabkan kestabilan suhu dan faktor kualiti tinggi, resonator kuarza digunakan di mana-mana dalam kejuruteraan radio dan elektronik digital.

Untuk tugasan mikropengawal atau pemproses kekerapan jam, dia selalu memerlukan penjana jam, di mana dia boleh bergantung sepenuhnya, dan penjana ini sentiasa memerlukan frekuensi tinggi dan ketepatan tinggi. Di sini resonator kuarza datang untuk menyelamatkan. Sudah tentu, dalam sesetengah aplikasi, resonator piezoelektrik dengan faktor kualiti 1000 boleh dibekalkan, dan resonator tersebut cukup untuk mainan elektronik dan radio rumah tangga, tetapi kuarza diperlukan untuk peranti yang lebih tepat.

Asas resonator kuarza adalah kesan piezoelektriktimbul pada plat kuarza. Kuarza adalah pengubahsuaian polimorfik silikon dioksida SiO2, dan ditemui secara alamiah dalam bentuk kristal dan kerikil. Bentuk bebas dalam kerak kuarza bumi adalah kira-kira 12%, di samping itu, kuarza juga terkandung dalam campuran mineral lain, dan pada umumnya lebih daripada 60% kuarza dalam kerak bumi (pecahan massa).

Untuk membuat resonators, kuarza suhu rendah dengan sifat piezoelektrik yang ketara sesuai. Secara kimia, kuarza sangat stabil, dan ia hanya boleh dibubarkan dalam asid hidrofluorida. Kuarza lebih tinggi daripada kekerasan kepada opal, tetapi tidak mencapai berlian.

Dalam pembuatan plat kuarza, sekeping dipotong dari kristal kuarza pada sudut yang ketat. Bergantung pada sudut pemotongan, plat kuar yang terhasil akan berbeza dalam sifat elektromekaniknya.

Banyak bergantung pada jenis potongan: kekerapan, kestabilan suhu, kestabilan resonans, dan ketiadaan atau kehadiran kekerapan resonan palsu. Kemudian, lapisan logam digunakan pada pinggan di kedua-dua sisi, yang mungkin nikel, platinum, perak atau emas, dan selepas itu plat tetap dengan wayar keras ke pangkal resonator kuarza. Langkah terakhir - kes itu dipasang secara hermetikal.

Peranti resonator kuarza

Oleh itu, sistem berayun dengan kekerapan resonannya sendiri diperolehi, dan resonator kuarza yang diperoleh dengan cara ini mempunyai kekerapan resonan sendiri ditentukan oleh parameter elektromekanik.

Sekarang, jika voltan berselang-seli frekuensi resonan diberikan untuk elektrod logam plastik, fenomena resonans akan muncul, dan amplitud ayunan harmonik plat akan meningkat dengan ketara. Dalam kes ini, rintangan resonator berkurang dengan ketara, iaitu, proses itu adalah serupa dengan apa yang berlaku dalam litar berosok berurut. Oleh kerana faktor kualiti yang tinggi seperti "litar pengayun", kehilangan tenaga semasa pengujaannya pada kekerapan resonansi diabaikan.

Litar bersamaan

Pada litar yang setara: C2 adalah kapasiti elektrik statik plat dengan pemegang, L adalah induktansinya, C1 adalah kapasitansinya, R adalah rintangan, mencerminkan sifat elektromekanik plat kuar yang dipasang. Sekiranya anda mengeluarkan unsur pelekap, litar LC konsisten kekal.

Semasa pemasangan pada papan litar bercetak, resonator kuarza tidak dapat dipanaskan, kerana reka bentuknya agak rapuh, dan terlalu panas boleh menyebabkan ubah bentuk elektrod dan pemegang, yang tentu akan mempengaruhi operasi resonator dalam peranti siap. Sekiranya kuarza dipanaskan hingga 5730 ° C, ia akan kehilangan sifat piezoelektrik sepenuhnya, tetapi, mujurlah, adalah mustahil untuk memanaskan unsur dengan besi penyolder pada suhu sedemikian.

Penamaan resonator kuarza dalam gambarajah adalah serupa dengan penunjuk kapasitor dengan segi empat di antara plat (plat kuarza), dan dengan tulisan "ZQ" atau "Z".


Seringkali punca kerosakan kepada resonator kuarza adalah kejatuhan atau kesan kuat peranti di mana ia dipasang, dan kemudian perlu menggantikan resonator dengan yang baru dengan kekerapan resonan yang sama. Kerosakan sedemikian wujud dalam peranti bersaiz kecil yang mudah dijatuhkan. Walau bagaimanapun, mengikut statistik, kerosakan kepada resonator kuarza amat jarang, dan lebih kerap kerosakan peranti disebabkan oleh sebab lain.

Probe Ujian Resonator Kuarza

Untuk memeriksa resonator kuarza untuk kebolehkerjaan, anda boleh memasang penyelidikan kecil yang akan membantu bukan sahaja untuk mengesahkan kebolehkerjaan resonator, tetapi juga untuk melihat kekerapan resonannya. Litar probe adalah litar pengayun kristal yang biasa menggunakan transistor tunggal.

Dengan menghidupkan resonator di antara asas dan tolak (mungkin melalui kapasitor pelindung jika berlaku litar pintas dalam resonator), ia tetap untuk mengukur frekuensi resonansi dengan frekuensi meter. Litar ini juga sesuai untuk pra-menetapkan litar berayun.

Apabila litar dihidupkan, resonator kerja akan menyumbang kepada penjanaan ayunan, dan voltan selangar dapat dilihat pada pemancar transistor, kekerapan yang akan sesuai dengan frekuensi resonan asas resonator kuarza yang diuji.

Dengan menyambungkan meter kekerapan kepada output siasat, pengguna akan dapat melihat kekerapan resonan ini. Sekiranya frekuensi stabil, jika pemanasan sedikit resonator dengan besi pematerian yang dibangkitkan tidak membawa kepada aliran frekuensi yang kuat, maka resonator berada dalam keadaan yang baik. Jika tidak ada generasi, atau kekerapan akan terapung, atau ia akan menjadi sama sekali berbeza daripada yang sepatutnya untuk komponen yang diuji, maka resonator itu rosak dan harus diganti.

Siasatan ini juga mudah untuk menetapkan litar berayun terlebih dahulu, dalam kes ini kapasitor C1 diperlukan, walaupun ia boleh dikecualikan dari litar apabila memeriksa resonator. Litar ini hanya disambungkan bukannya resonator, dan litar mula menjana ayunan dengan cara yang sama.

Sampler yang dipasang mengikut litar yang diberikan berfungsi hebat pada frekuensi 15 hingga 20 MHz. Untuk julat lain, anda sentiasa boleh mencari litar di Internet, kerana terdapat banyak daripada mereka, baik pada komponen diskret dan pada mikrokitar.

Lihat juga di i.electricianexp.com:

  • PIC microcontrollers untuk pemula
  • RTC Cakera Masa Nyata - Tujuan, Jenis dan Contoh ...
  • Bagaimana pengecasan wayarles untuk telefon diatur dan berfungsi
  • Nanoantennas - peranti, aplikasi, prospek untuk digunakan
  • Kapasitor dalam litar elektronik. Bahagian 2. Komunikasi, penapis ...

  •  
     
    Komen:

    # 1 menulis: Vadim | [quote]

     
     

    Untuk usia prasekolah yang lebih muda.