En kvartsresonator är en elektronisk anordning byggd på den piezoelektriska effekten, såväl som mekanisk resonans. Den används av radiostationer, där den ställer in bärfrekvensen, i timmar och timers, med ett intervall på 1 sekund i dem.
Innehåll
Vad är det och varför behövs det
Enheten är en källa som ger harmoniska svängningar med hög precision. Den har, jämfört med analoger, högre arbetseffektivitet, stabila parametrar.
De första proverna av moderna enheter dök upp på radiostationer 1920-1930. som element med stabil drift, kapabla att ställa in bärfrekvensen. Dom är:
- de ersatte Rochelles saltkristallresonatorer, som dök upp 1917 som ett resultat av Alexander M. Nicholsons uppfinning och kännetecknades av instabilitet;
- de ersatte den tidigare använda kretsen med en spole och en kondensator, som inte skilde sig i hög kvalitetsfaktor (upp till 300) och berodde på temperaturförändringar.
Lite senare blev kvartsresonatorer en integrerad del av timers och klockor. Elektroniska komponenter med en egenresonansfrekvens på 32768 Hz, som i en binär 15-bitars räknare ställer in ett tidsintervall på 1 sekund.
Enheter används idag i:
- kvarts klockor, förse dem med noggrannheten i arbetet, oavsett omgivningstemperaturen;
- mätinstrument, garanterar dem hög noggrannhet av indikatorer;
- marina ekolod, som används i forskning och skapande av bottenkartor, fixering av rev, grund, sökning efter föremål i vattnet;
- kretsar som motsvarar referensoscillatorer som syntetiserar frekvenser;
- scheman som används för vågindikering av SSB eller telegrafsignal;
- radiostationer med en DSB-signal med en mellanfrekvens;
- bandpassfilter mottagare av superheterodyntyp, som är mer stabila och bra kvalitet än LC-filter.
Enheter tillverkas med olika fodral. De är uppdelade i output, som används vid bulkmontage, och SMD, som används vid ytmontering.
Deras funktion beror på omkopplingskretsens tillförlitlighet, vilket påverkar:
- frekvensavvikelse från det erforderliga värdet, parameterstabilitet;
- enhetens åldringshastighet;
- lastkapacitet.
Egenskaper hos en kvartsresonator
Överträffar tidigare befintliga analoger, vilket gör enheten oumbärlig i många elektroniska kretsar och förklarar enhetens omfattning.Detta bekräftas av det faktum att under det första decenniet sedan uppfinningen i USA (utan att räkna andra länder) har mer än 100 tusen enheter producerats.
Bland de positiva egenskaperna hos kvartsresonatorer, som förklarar populariteten och efterfrågan på enheter:
- god kvalitetsfaktor, vars värden - 104-106 - överstiger parametrarna för tidigare använda analoger (de har en kvalitetsfaktor på 300);
- små dimensioner, som kan mätas i bråkdelar av en millimeter;
- motstånd mot temperatur, dess fluktuationer;
- lång livslängd;
- enkel tillverkning;
- möjligheten att bygga kaskadfilter av hög kvalitet utan att använda manuella inställningar.
Kvartsresonatorer har också nackdelar:
- externa element låter dig justera frekvensen i ett smalt område;
- har en bräcklig struktur;
- tål inte överdriven värme.
Funktionsprincipen för en kvartsresonator
Enheten fungerar på basis av den piezoelektriska effekten, som manifesterar sig på en kvartsplatta, och vid låg temperatur. Elementet skärs ut ur en enda kvartskristall och observerar den specificerade vinkeln. Den senare bestämmer resonatorns elektrokemiska parametrar.
Plattorna är belagda på båda sidor med ett lager av silver (platina, nickel, guld är lämpliga). Sedan fästs de ordentligt i huset, som är förseglat. Enheten är ett oscillerande system som har sin egen resonansfrekvens.
När elektroderna utsätts för en växelspänning, böjer kvartsplattan, som har en piezoelektrisk egenskap, sig, drar ihop sig, skiftar (beroende på typen av bearbetning av kristallen). Samtidigt uppträder en mot-EMF i den, som det händer i en induktor placerad i en oscillerande krets.
När en spänning appliceras med en frekvens som sammanfaller med plattans naturliga vibrationer, observeras resonans i enheten. Samtidigt:
- ett element av kvarts ökar amplituden av svängningar;
- resistansen hos resonatorn reduceras kraftigt.
Energin som behövs för att upprätthålla svängningar är låg vid lika frekvenser.
Beteckning för en kvartsresonator på den elektriska kretsen
Enheten är designad på liknande sätt som en kondensator. Skillnad: en rektangel placeras mellan de vertikala segmenten - symbolen för en platta gjord av kvartskristall. Sidorna på rektangeln och kondensatorplattan är åtskilda av ett gap. I närheten av diagrammet kan det finnas en bokstavsbeteckning för enheten - QX.
Hur man testar en kvartsresonator
Problem med små apparater uppstår om de får ett kraftigt slag. Detta händer när enheter som innehåller resonatorer i designen faller. Det senare misslyckas och kräver utbyte enligt samma parametrar.
För att kontrollera resonatorns prestanda krävs en testare. Den är sammansatt enligt en krets baserad på en KT3102-transistor, 5 kondensatorer och 2 motstånd (enheten liknar en kvartsoscillator monterad på en transistor).
Enheten måste anslutas till basen av transistorn och den negativa polen i de anslutna anslutningarna, anslutningarna, skydda genom att installera en skyddskondensator. Strömförsörjningen till omkopplingskretsen är konstant - 9V. Dessutom ansluter de till transistorns ingång, till dess utgång - genom kondensatorn - en frekvensmätare, som fixar resonatorns frekvensparametrar.
Schemat används vid inställning av oscillationskretsen.När resonatorn är i gott skick, när den är ansluten, producerar den svängningar som leder till uppkomsten av en växelspänning vid transistorns emitter. Dessutom sammanfaller spänningsfrekvensen med en liknande egenskap hos resonatorn.
Enheten är felaktig om frekvensmätaren inte upptäcker förekomsten av en frekvens eller bestämmer närvaron av en frekvens, men den skiljer sig antingen mycket från det nominella värdet, eller så ändras den kraftigt när höljet värms upp med en lödkolv.
Liknande artiklar:
