Категорије: Истакнути чланци » Практична електроника
Број прегледа: 40341
Коментари на чланак: 1

Кварцни резонатор - структура, принцип рада, како проверити

 

Кварцни кристалСавремена дигитална технологија захтева високу тачност, па не чуди што готово сваки дигитални уређај, који данас не би привукао пажњу просечног човека, у себи садржи кварцни резонатор.

Кварцни резонатори за различите фреквенције потребни су као поуздани и стабилни извори хармоничних осцилација, како би се дигитални микроконтролер могао ослањати на референтну фреквенцију и радити с њом у будућности, током рада дигиталног уређаја. Стога је кварчни резонатор поуздана замена за осцилаторни ЛЦ круг.

Кварцни кристал

Ако размотримо једноставан осцилаторни круг, који се састоји од кондензатор и индуктор, брзо постаје јасно да фактор квалитета таквог круга у кругу неће прелазити 300, осим тога, кондензатор кондензатора ће плутати у зависности од температуре околине, исто ће се догодити и са индуктивношћу.

Није узалуд да кондензатори и калемови имају такве параметре као што су ТКЕ - температурни коефицијент капацитивности и ТКИ - температурни коефицијент индуктивности, што показује како се главни параметри ових компоненти мењају са њиховом температуром.

За разлику од осцилаторних кругова, резонатори засновани на кварцу имају К фактор недостижан за осцилаторне кругове, који се могу мерити вредностима од 10 000 до 10 000 000, а температурна стабилност кварцних резонатора не долази у обзир, јер фреквенција остаје константна на било којој температури, обично из распона од - 40 ° Ц до + 70 ° Ц.

Дакле, због високе температурне стабилности и фактора квалитета, кварцни резонатори се свуда користе у радиотехници и дигиталној електроници.

За задатак микроконтролер или процесор тактна фреквенција, увек му треба сатни генератор, на који се поуздано може ослонити, а овом генератору увек је потребан високофреквентни и високо прецизни. Овде долази до помоћи кварцни резонатор. Наравно, у неким апликацијама могу се изоставити пиезоелектрични резонатори са фактором квалитета од 1000, па су такви резонатори довољни за електронске играчке и кућне радио уређаје, али за тачније уређаје потребан је кварц.

Основа кварцног резонатора је пиезоелектрични ефекатнастају на кварцној плочи. Кварц је полиморфна модификација силицијум-диоксида СиО2, а налази се у природи у облику кристала и шљунка. Слободни облик у земљиној кременовој кори је око 12%, осим тога, кремен се налази и у мешавинама других минерала, а уопште више од 60% кварца у земљиној кори (масни удео).

За стварање резонатора погодан је кварц ниске температуре са израженим пиезоелектричним својствима. Хемијски је кварц врло стабилан и може се растворити само у хидрофлуоридној киселини. Кварц је супериорнији у тврдоћи за опал, али не допире до дијаманта.

У производњи кварцне плоче комад се одрезује од кварцног кристала под тачно одређеним углом. У зависности од угла сечења, резултирајућа кварчна плоча ће се разликовати у својим електромеханичким својствима.

Много зависи од типа реза: фреквенције, температурне стабилности, стабилности резонанце и непостојања или присуства лажних резонантних фреквенција. Затим се на плочу са обе стране наноси слој метала, који може бити никл, платина, сребро или злато, након чега се плоча учвршћује чврстим жицама на базу кварцног резонатора. Последњи корак - случај је херметички састављен.

Кварцни резонатор

Тако се добија осцилаторни систем са сопственом резонантном фреквенцијом, а кварцни резонатор добијен на овај начин има своју резонантну фреквенцију која је одређена електромеханичким параметрима.

Сада, ако се на металне електроде пластике примени наизменични напон дате резонантне фреквенције, појавиће се феномен резонанције, а амплитуда хармоничних осцилација плоче ће се знатно повећати. У овом се случају отпор резонатора значајно смањује, то јест, поступак је сличан ономе што се дешава у секвенцијалном осцилаторном кругу. Због високог фактора квалитета таквог „осцилаторног круга“, губитак енергије током његовог побуђивања на резонантној фреквенцији је занемарљив.

Еквивалентни круг

На еквивалентном кругу: Ц2 је статички електрични капацитет плоча са држачима, Л је индуктивност, Ц1 је капацитет, Р је отпор, који одражава електромеханичка својства уграђене кварцне плоче. Ако уклоните уградбене елементе, остаће сталан ЛЦ круг.

Тијеком уградње на штампану плочу, кварцни резонатор се не може прегријати, јер је његова конструкција прилично крхка, а прегријавање може довести до деформације електрода и држача, што ће сигурно утјецати на рад резонатора у готовом уређају. Ако се кварц загреје на 5730 ° Ц, он ће у потпуности изгубити своја пиезоелектрична својства, али, срећом, немогуће је загревати елемент лемилицом на такву температуру.

Ознака кварцног резонатора у дијаграму слична је ознаци кондензатора са правоугаоником између плоча (кварцне плоче) и с натписом "ЗК" или "З".


Често је узрок оштећења кварцног резонатора пад или јак удар уређаја у коме је уграђен, а затим је потребно заменити резонатор новим са истом резонантном фреквенцијом. Таква оштећења су својствена уређајима мале величине који се лако испуштају. Међутим, према статистици, таква оштећења кварцних резонатора су изузетно ретка, а чешће кварови уређаја настају из другог разлога.

Кварцна сонда за резонатор

Да бисте проверили исправност кварцног резонатора, можете саставити малу сонду која ће вам помоћи не само да проверите оперативност резонатора, већ и да видите његову резонантну фреквенцију. Круг сонде је типично кристално осцилаторно коло које користи један транзистор.

Укључивањем резонатора између базе и минус (могуће је преко заштитног кондензатора у случају кратког споја у резонатору) остаје да се мери резонантна фреквенција мерачем фреквенције. Овај круг је такође погодан за подешавање осцилаторних кругова.

Када је струјни круг укључен, здрави резонатор ће допринети стварању осцилација, а на емитеру транзистора може се наизменични напон, чија ће фреквенција одговарати основној резонантној фреквенцији тестираног кварцног резонатора.

Спајањем бројача фреквенције на излаз сонде, корисник ће моћи да посматра ову резонантну фреквенцију. Ако је фреквенција стабилна, ако благо загревање резонатора са повишеним лемилицом не доводи до снажног одступања фреквенције, тада је резонатор у добром стању. Ако нема генерације, или ће фреквенција лебдјети, или ће се испоставити да је потпуно другачија него што би требала бити за тестирану компоненту, тада је резонатор неисправан и треба га замијенити.

Ова сонда је такође погодна за подешавање осцилационих кругова, у овом случају је потребан кондензатор Ц1, иако се може проверити из круга приликом провере резонатора. Круг је једноставно повезан уместо резонатора, а круг почиње да ствара осцилације на сличан начин.

Узорак за узорковање састављен у складу са датим склопом савршено дјелује на фреквенцијама од 15 до 20 МХз. За остале домете, кругове увек можете потражити на Интернету, јер их има много, како на дискретним компонентама, тако и на микро кругу.

Погледајте и на електрохомепро.цом:

  • ПИЦ микроконтролери за почетнике
  • РТЦ часовни чипови у стварном времену - сврха, врсте и примери ...
  • Како је уређено и ради бежично пуњење за телефон
  • Наноантенне - уређај, апликација, изгледи за употребу
  • Кондензатори у електронским круговима. Део 2. Комуникација међу фазама, филтери, ге ...

  •  
     
    Коментари:

    # 1 написао: Вадим | [цитат]

     
     

    За млађе предшколско узрасте.