En kvartsresonator er en elektronisk enhet bygget på den piezoelektriske effekten, så vel som mekanisk resonans. Den brukes av radiostasjoner, der den angir bærefrekvensen, i timer og tidtakere, og fastsetter et intervall på 1 sekund i dem.
Innhold
Hva er det og hvorfor trengs det
Enheten er en kilde som gir høypresisjons harmoniske oscillasjoner. Den har, sammenlignet med analoger, større arbeidseffektivitet, stabile parametere.
De første prøvene av moderne enheter dukket opp på radiostasjoner i 1920-1930. som elementer med stabil drift, i stand til å stille inn bærefrekvensen. De er:
- de erstattet Rochelle saltkrystallresonatorene, som dukket opp i 1917 som et resultat av oppfinnelsen av Alexander M. Nicholson og var preget av ustabilitet;
- de erstattet den tidligere brukte kretsen med en spole og en kondensator, som ikke skilte seg i høy kvalitetsfaktor (opptil 300) og var avhengig av temperaturendringer.
Litt senere ble kvartsresonatorer en integrert del av tidtakere og klokker. Elektroniske komponenter med en naturlig resonansfrekvens på 32768 Hz, som i en binær 15-bit teller setter et tidsintervall på 1 sekund.
Enheter brukes i dag i:
- kvartsklokker, som gir dem nøyaktigheten til arbeidet, uavhengig av omgivelsestemperaturen;
- måleinstrumenter, garanterer dem høy nøyaktighet av indikatorer;
- marine ekkolodd, som brukes i forskning og opprettelse av bunnkart, fiksering av skjær, grunne, søk etter gjenstander i vannet;
- kretser som tilsvarer referanseoscillatorer som syntetiserer frekvenser;
- skjemaer som brukes for bølgeindikering av SSB eller telegrafsignal;
- radiostasjoner med et DSB-signal med en mellomfrekvens;
- båndpassfiltre mottakere av superheterodyne type, som er mer stabile og av god kvalitet enn LC-filtre.
Enheter er produsert med forskjellige etuier. De er delt inn i utgang, brukt i bulkmontering, og SMD, brukt i overflatemontering.
Deres drift avhenger av påliteligheten til svitsjekretsen, som påvirker:
- frekvensavvik fra den nødvendige verdien, parameterstabilitet;
- enhetens aldringshastighet;
- vektgrense.
Egenskaper til en kvartsresonator
Overgår tidligere eksisterende analoger, noe som gjør enheten uunnværlig i mange elektroniske kretser og forklarer omfanget av enheten.Dette bekreftes av det faktum at i det første tiåret siden oppfinnelsen i USA (ikke medregnet andre land) er det produsert mer enn 100 tusen enheter.
Blant de positive egenskapene til kvartsresonatorer, som forklarer populariteten og etterspørselen etter enheter:
- god kvalitetsfaktor, hvis verdier - 104-106 - overskrider parameterne til tidligere brukte analoger (de har en kvalitetsfaktor på 300);
- små dimensjoner, som kan måles i brøkdeler av en millimeter;
- motstand mot temperatur, dens svingninger;
- lang levetid;
- enkel produksjon;
- muligheten til å bygge høykvalitets kaskadefiltre uten å bruke manuelle innstillinger.
Kvartsresonatorer har også ulemper:
- eksterne elementer lar deg justere frekvensen i et smalt område;
- har en skjør struktur;
- ikke tolerer overdreven varme.
Prinsippet for drift av en kvartsresonator
Enheten fungerer på grunnlag av den piezoelektriske effekten, som manifesterer seg på en kvartsplate, og ved lav temperatur. Elementet er kuttet ut av en enkelt kvartskrystall, og observerer den angitte vinkelen. Sistnevnte bestemmer de elektrokjemiske parameterne til resonatoren.
Platene er belagt på begge sider med et lag sølv (platina, nikkel, gull er egnet). Deretter festes de godt i huset, som er forseglet. Enheten er et oscillerende system som har sin egen resonansfrekvens.
Når elektrodene utsettes for en vekselspenning, bøyer kvartsplaten, som har en piezoelektrisk egenskap, seg, trekker seg sammen, forskyves (avhengig av typen behandling av krystallen). Samtidig vises en mot-EMF i den, som det skjer i en induktor plassert i en oscillerende krets.
Når en spenning påføres med en frekvens som faller sammen med platens naturlige vibrasjoner, observeres resonans i enheten. Samtidig:
- et element av kvarts øker amplituden til svingninger;
- motstanden til resonatoren er sterkt redusert.
Energien som trengs for å opprettholde svingninger er lav ved like frekvenser.
Betegnelse på en kvartsresonator på den elektriske kretsen
Enheten er utpekt på samme måte som en kondensator. Forskjell: et rektangel er plassert mellom de vertikale segmentene - symbolet på en plate laget av kvartskrystall. Sidene av rektangelet og kondensatorplaten er atskilt med et gap. I nærheten på diagrammet kan det være en bokstavbetegnelse for enheten - QX.
Hvordan teste en kvartsresonator
Problemer med små apparater oppstår hvis de får et kraftig slag. Dette skjer når enheter som inneholder resonatorer i designet faller. Sistnevnte mislykkes og krever utskifting i henhold til de samme parameterne.
Kontroll av resonatorens ytelse krever en tester. Den er satt sammen i henhold til en krets basert på en KT3102-transistor, 5 kondensatorer og 2 motstander (enheten ligner på en kvartsoscillator satt sammen på en transistor).
Enheten må kobles til bunnen av transistoren og den negative polen i de tilkoblede tilkoblingene, tilkoblingene, beskytter ved å installere en beskyttende kondensator. Strømforsyningen til bryterkretsen er konstant - 9V. I tillegg kobles de til inngangen til transistoren, til dens utgang - gjennom kondensatoren - en frekvensmåler, som fikser frekvensparametrene til resonatoren.
Opplegget brukes ved oppsett av oscillasjonskretsen.Når resonatoren er i god stand, når den er tilkoblet, produserer den oscillasjoner som fører til utseendet til en vekselspenning ved transistorens emitter. Dessuten faller spenningsfrekvensen sammen med en lignende karakteristikk av resonatoren.
Enheten er defekt hvis frekvensmåleren ikke oppdager forekomsten av en frekvens eller bestemmer tilstedeværelsen av en frekvens, men den er enten mye forskjellig fra den nominelle verdien, eller den endrer seg sterkt når kassen varmes opp med en loddebolt.
Lignende artikler:
